JPH08250782A - Impregnated cathode body structure - Google Patents

Impregnated cathode body structure

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JPH08250782A
JPH08250782A JP5269895A JP5269895A JPH08250782A JP H08250782 A JPH08250782 A JP H08250782A JP 5269895 A JP5269895 A JP 5269895A JP 5269895 A JP5269895 A JP 5269895A JP H08250782 A JPH08250782 A JP H08250782A
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cathode
impregnated
heater
impregnated cathode
tungsten
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泰宏 秋山
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Abstract

PURPOSE: To improve the service life and reliability of an impregnated cathode body structure used for the discharge tube of an Ar ion laser tube, etc., by preventing the deformation and short-circuiting of a cathode when the cathode is heated and reducing the current density and lowering the operating temperature by increasing the surface area. CONSTITUTION: An impregnated cathode body structure 5 is constituted by burying a heater 2 in the substrate 1 of an impregnated cathode composed of porous tungsten having a porosity of 20% as a heating source with an alumina insulator 3 and impregnating the body structure 5 with an oxide 4 having a composition of 4BaO, CaO, Al2 O3 by melting the oxide 4 in a hydrogen atmosphere.

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Arイオンレーザ管、K
rイオンレーザ管等の放電管用の含浸型陰極構体に関
し、特に高電流密度を得る事ができ、かつ長寿命、高信
頼性の円筒状の含浸型陰極構体に関する。
The present invention relates to an Ar ion laser tube, K
The present invention relates to an impregnated cathode assembly for a discharge tube such as an r-ion laser tube, and more particularly to a cylindrical impregnated cathode assembly capable of obtaining a high current density and having a long life and high reliability.

【0002】[0002]

【従来の技術】Arイオンレーザ管に使用される陰極構
体は高電流密度が必要なために、一般的には「DIRECTLY
HEATED TUNGSTEN DISPENSER CATHODES FOR ION LASER
APPLICATION 」(LASER JOURNAL NOV/DEC '1969)で論
じられている構造の含浸型陰極構体が使用される。
2. Description of the Related Art A cathode structure used for an Ar ion laser tube requires a high current density.
HEATED TUNGSTEN DISPENSER CATHODES FOR ION LASER
An impregnated cathode structure having the structure discussed in "APPLICATION" (LASER JOURNAL NOV / DEC '1969) is used.

【0003】図4は従来の陰極構体の一例を有するAr
イオンレーザ管の概略構成を示し、図5は従来の含侵型
陰極構体の構造を示したものである。
FIG. 4 shows Ar having an example of a conventional cathode structure.
FIG. 5 shows a schematic structure of an ion laser tube, and FIG. 5 shows a structure of a conventional impregnated cathode structure.

【0004】図4に示すArイオンレーザ管は、タング
ステンからなる螺旋形状で外径13mm、内径10mm
の含浸型陰極6と、銅からなる中央部が貫通したパイプ
形状で外径10mm、内径2mmの陽極7との間に絶縁
材料からなる細管8を通して、高電圧を印加することに
よって生じた放電によってArガスをイオン化し、その
反転分布、光共振によってレーザ出力を発生させる。こ
の光共振系にて出力方向が陰極6により遮られていると
光共振が生じレーザ出力9が得られない為、陰極6とし
て図5に示すように中央部10が貫通されている螺旋形
状の含浸型陰極構体11が使用される。レーザ出力9は
図5の含浸型陰極構体11の貫通した中央部10を通っ
て外部に取り出される。
The Ar ion laser tube shown in FIG. 4 has a spiral shape made of tungsten and has an outer diameter of 13 mm and an inner diameter of 10 mm.
By the discharge generated by applying a high voltage through a thin tube 8 made of an insulating material between the impregnated cathode 6 and the anode 7 made of copper and having a pipe shape with a central portion passing through and an outer diameter of 10 mm and an inner diameter of 2 mm. Ar gas is ionized and a laser output is generated by its population inversion and optical resonance. If the output direction is blocked by the cathode 6 in this optical resonance system, optical resonance occurs and a laser output 9 cannot be obtained. Therefore, as shown in FIG. An impregnated cathode assembly 11 is used. The laser output 9 is taken out through a central portion 10 of the impregnated cathode structure 11 shown in FIG.

【0005】図5に示す含浸型陰極構体11は、タング
ステンからなる耐熱性多孔質金属基体12の空孔にバリ
ウムを含む酸化物、通常はBaO,CaO,Al22
からなる化合物13を含浸させた構造の基体である。A
rイオンレーザ管に使用する含浸型陰極構体11は基体
金属であるタングステンに直接電流を流して約1100
℃に加熱し熱電子を放出させる直熱型陰極であり、陰極
構造はプラズマ雰囲気中にさらされ、かつ陰極構体が螺
旋形状のため、中央部と両端部では熱電導の違いにより
陰極構体の中で大きな温度勾配が生じる。この温度勾配
により、Arイオンレーザ管動作中に基体金属が変形
し、断線又は短絡し、プラズマ放電が停止するという問
題点があり、この変形による短絡を防止するため、従来
は螺旋形状の巻きピッチを1mm以上に広げ変形による
プラズマ放電停止を防止していた。
[0005] An impregnated cathode assembly 11 shown in FIG. 5 is made of an oxide containing barium in pores of a heat-resistant porous metal base 12 made of tungsten, usually BaO, CaO, Al 2 O 2.
Is a substrate having a structure impregnated with a compound 13 consisting of A
The impregnated cathode assembly 11 used in the r-ion laser tube is constructed by applying an electric current directly to the tungsten, which is the base metal, to produce about 1100
It is a direct heating type cathode that heats up to ℃ and emits thermoelectrons.The cathode structure is exposed to the plasma atmosphere and the cathode structure has a spiral shape. A large temperature gradient occurs at. Due to this temperature gradient, there is a problem that the base metal is deformed during the operation of the Ar ion laser tube, the wire is disconnected or short-circuited, and the plasma discharge is stopped. Was expanded to 1 mm or more to prevent the plasma discharge from stopping due to deformation.

【0006】このように従来の構造では螺旋形状の巻き
ピッチを1mm以上に広げる必要があるために、50A
以上の大電流のプラズマ放電を維持させるために有効に
寄与する陰極構体の表面積を増加させることが不可能で
ある。含浸型陰極は電流密度が低い程、動作温度を下げ
られるため、長寿命、高電流化のためには陰極構体の表
面積を増加させることが必要不可欠である。実験結果で
は電流密度を1/2に低減させると陰極の動作温度を3
0℃下げることができ、この温度低下により寿命は2倍
に延びることが判っている。
As described above, in the conventional structure, it is necessary to widen the winding pitch of the spiral shape to 1 mm or more.
It is impossible to increase the surface area of the cathode structure that effectively contributes to maintain the above-mentioned large-current plasma discharge. The lower the current density of the impregnated cathode, the lower the operating temperature. Therefore, it is essential to increase the surface area of the cathode structure in order to prolong the life and increase the current. According to the experimental results, if the current density is reduced to 1/2, the operating temperature of the cathode becomes 3
It has been found that the temperature can be lowered by 0 ° C., and the life is extended twice by this temperature reduction.

【0007】中空型の陰極構体としては、例えば特開平
1−187747号公報において図6に示すようなイオ
ン衝撃による陰極の損傷を防止するために、陰極構体を
中空にする技術が開示されている。これは低真空中で電
子衝突によってイオン化したガス分子のイオンボンバー
ド損傷を回避、防止するものである。陰極14の中央部
に中空15を設けウェネルト電極16と陽極17によっ
て集束させられた電子18はガス分子と衝突し、イオン
化したガスイオンはウェネルト電極16と陽極17の電
界によって陰極中央部に衝突する。この衝突による陰極
の損傷を防止するために中空構造にしている。また、陰
極14の中空15の表面は起伏のない滑らかな面となっ
ており、陰極構体14と別体にその加熱用フィラメント
も配設されている。
As a hollow cathode assembly, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-187747 discloses a technique of hollowing the cathode assembly in order to prevent the cathode from being damaged by ion bombardment as shown in FIG. . This avoids and prevents ion bombardment damage of gas molecules ionized by electron collision in a low vacuum. A hollow 15 is provided in the center of the cathode 14 and electrons 18 focused by the Wehnelt electrode 16 and the anode 17 collide with gas molecules, and ionized gas ions collide with the center of the cathode by the electric field between the Wehnelt electrode 16 and the anode 17. . A hollow structure is used to prevent damage to the cathode due to the collision. In addition, the surface of the hollow 15 of the cathode 14 is a smooth surface without undulations, and the heating filament is provided separately from the cathode assembly 14.

【0008】これに対し常にプラズマ雰囲気でのイオン
ボンバードにさらされているArイオンレーザの陰極構
体の中空構造は光共振を維持するものであり、イオンボ
ンバードを回避する中空構造とは全く目的がことなり、
Arイオンレーザ管では常にプラズマ放電によってイオ
ンボンバードを生じており、図6のように陽極17とウ
ェネルト電極16によって発生する電子ビームを電界に
よって絞りこんでいないため、イオンボンバードが陰極
表面中央に集中することは無い。従って、Arイオンレ
ーザ管では中央構造にすることによって、イオンボンバ
ードは避けることはできない。
On the other hand, the hollow structure of the cathode structure of the Ar ion laser, which is always exposed to ion bombard in a plasma atmosphere, maintains optical resonance, and has a completely different purpose from the hollow structure for avoiding ion bombardment. Become
In the Ar ion laser tube, ion bombardment is always generated by plasma discharge, and the electron beam generated by the anode 17 and the Wehnelt electrode 16 is not focused by the electric field as shown in FIG. 6, so the ion bombardment is concentrated on the center of the cathode surface. There is no such thing. Therefore, ion bombardment cannot be avoided by using a central structure in an Ar ion laser tube.

【0009】また、特開平2−162633号公報には
図7に示すような中空型の陰極構体19において、電子
放出に寄与しない外周面をろう材20にて被覆する技術
が開示されている。これは含浸型陰極構体16から放出
される、酸素ガス、バリウムを防止することを目的とし
ている。Arイオンガスレーザ管に使用される含浸型陰
極構体は、図7に示した陰極内面からのみ電子を取り出
す陰極と異なり、内面、外面両方の陰極表面全体から電
子放出を行うため、ろう付け被覆を行うとプラズマ放電
に寄与する陰極の表面積が減少するため、短寿命とな
る。そして、図7の中空構造の陰極は陰極内面部のみか
ら電子を取り出すことを目的としているため、同構造で
あるが目的が全く異なる。更に、その内外面は凹凸のな
い滑らかな面になっており、ヒータは中空円筒外に露出
している。
Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-162633 discloses a technique in which a hollow cathode assembly 19 as shown in FIG. 7 is coated with a brazing material 20 on the outer peripheral surface thereof which does not contribute to electron emission. This is intended to prevent oxygen gas and barium released from the impregnated cathode structure 16. The impregnated cathode assembly used in the Ar ion gas laser tube is brazed because it emits electrons from the entire inner and outer surfaces of the cathode, unlike the cathode that takes out electrons only from the inner surface of the cathode shown in FIG. Since the surface area of the cathode that contributes to plasma discharge is reduced, the life is shortened. The hollow-structured cathode shown in FIG. 7 has the same structure as that of the hollow-structured cathode because the purpose is to take out electrons only from the inner surface of the cathode, but the purpose is completely different. Further, the inner and outer surfaces thereof are smooth surfaces without irregularities, and the heater is exposed outside the hollow cylinder.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のArイオンレーザ管に使用されている含浸型陰極構体
は陰極構体を螺旋コイル状に加工し、電流を直接流し加
熱する直熱型陰極構造のため以下のような種々の問題点
があった。 1)陰極基体金属で、かつ非常に硬く難切削材料である
タングステンを螺旋コイル状に加工するため、加工振動
に弱く、機械加工が非常に困難であり、かつ結晶性金属
のため加工時に割れ、折れ易いという問題点がある。 2)構造が螺旋形状のために、溶接、含浸、組立等の後
工程の作業において、非常に割れ易く、振動に弱いため
取扱いを慎重にしなければならないという問題点があ
る。 3)含浸型陰極構体はArイオンレーザ動作中、常に約
1100℃に加熱されているため、動作中に螺旋形状で
ある陰極構体の中央部と両端部では温度勾配が生じ含浸
型陰極構体が変形し短絡、断線が生じ、プラズマ放電が
停止するという問題点がある。 4)螺旋形状の変形による短絡を防止するため、巻きピ
ッチを1mm以上にする必要があり、その結果必要以上
に陰極の寸法、電子放出面積が大きくなり、大電流を得
ることができない。従って含浸型陰極の電流密度を増加
させなければならない。電流密度の増加は含浸型陰温度
の増加により、短寿命、変形率大等の信頼性の低下を招
くという問題点がある。
As described above, the impregnated cathode structure used in the conventional Ar ion laser tube is a direct heat type cathode in which the cathode structure is processed into a spiral coil shape, and a current is directly passed through to heat. Due to the structure, there were the following various problems. 1) Since tungsten, which is a cathode base metal and is a very hard and difficult-to-cut material, is processed into a helical coil shape, it is susceptible to processing vibration, is very difficult to machine, and breaks during processing due to crystalline metal. There is a problem that it is easily broken. 2) Due to the helical structure, it is very fragile and susceptible to vibrations in post-processing operations such as welding, impregnation, and assembly, so that it must be handled carefully. 3) Since the impregnated cathode assembly is constantly heated to about 1100 ° C. during the operation of the Ar ion laser, a temperature gradient is generated at the center and both ends of the spiral cathode assembly during operation, and the impregnated cathode assembly is deformed. Then, there is a problem that short-circuit and disconnection occur, and the plasma discharge stops. 4) In order to prevent a short circuit due to deformation of the spiral shape, it is necessary to set the winding pitch to 1 mm or more. As a result, the dimensions of the cathode and the electron emission area become larger than necessary, and a large current cannot be obtained. Therefore, the current density of the impregnated cathode must be increased. There is a problem that the increase of the current density causes a decrease in reliability such as a short life and a large deformation rate due to the increase of the impregnation type negative temperature.

【0011】そこで本発明は上記の従来技術の問題点に
鑑み、Arイオンレーザ管等の放電管に使用される含浸
型陰極構体において、加熱による陰極の変形、短絡を防
止し、かつ表面積の増加による電流密度の低減、動作温
度の低減により含侵型陰極構体の長寿命化、高信頼性化
を図ることを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and in an impregnated cathode assembly used for a discharge tube such as an Ar ion laser tube, deformation and short circuit of the cathode due to heating are prevented, and the surface area is increased. The purpose of the present invention is to extend the life of the impregnated cathode assembly and increase its reliability by reducing the current density and the operating temperature.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の含侵型陰極構体は、レーザ光路を確保するた
めの中空円筒状の多孔質高融点金属材料からなる基体の
内外周面をそれぞれ凹凸形状とし、該基体を加熱するた
めに前記基体の内部に円筒状のヒータを埋め込み、前記
基体の空孔にバリウムを含む電子放射物質を含浸させた
構造からなることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, an impregnated cathode assembly according to the present invention comprises an inner and outer peripheral surface of a hollow cylindrical porous refractory metal material for securing a laser beam path. Are formed in a concavo-convex shape, a cylindrical heater is buried in the inside of the base to heat the base, and the holes of the base are impregnated with an electron-emitting substance containing barium.

【0013】また、前記含侵型陰極構体において、レー
ザ光線が損失なく通過できるように、前記基体の内径が
1mm以上であることが好ましく、前記ヒータは前記基
体の内部に絶縁材料により、埋め込まれ、保持され、絶
縁されており、前記ヒータは、タングステン若しくはモ
リブデンを含む高融点金属材料、又は炭素を含む導電性
材料からなることを特徴とし、前記多孔質高融点金属材
料がタングステン単体、又はモリブデン、レニウム、イ
リジウム、オスミウム、ルテニウム、スカンジウム、イ
ットリウムのうちの少なくとも1種類以上を含むタング
ステン合金によって構成されることを特徴とする。
In the impregnated cathode structure, the inner diameter of the base is preferably 1 mm or more so that the laser beam can pass without loss, and the heater is embedded in the base with an insulating material. The heater is held and insulated, and the heater is made of a refractory metal material containing tungsten or molybdenum, or a conductive material containing carbon, and the porous refractory metal material is tungsten alone or molybdenum. , A rhenium, iridium, osmium, ruthenium, scandium, and yttrium.

【0014】[0014]

【作用】上記のとおりに構成された本発明の含浸型陰極
構体では、陰極基体を従来の螺旋形状の直熱型陰極に代
えて、内外周面に凹凸形状を有し内部にヒータを埋設し
てなる中空円筒型陰極にすることにより、耐振動性が向
上し、機械加工が容易になり、後工程の作業において陰
極基体の割れ、折れを防止する機能が備わる。
In the impregnated-type cathode assembly of the present invention constructed as described above, the cathode substrate is replaced by a conventional spirally-heated direct heating type cathode, and an inner and outer peripheral surface has an uneven shape and a heater is embedded inside. By using the hollow cylindrical cathode as described above, vibration resistance is improved, machining is facilitated, and a function of preventing cracking and breaking of the cathode substrate in the work of the subsequent process is provided.

【0015】また、陰極を内外周面に凹凸を持つ中空円
筒型にすることにより、動作中の加熱による陰極構体の
変形、短絡が防止され、凹凸形状の機械的寸法の変更だ
けで容易に陰極表面積を増大させることが可能である。
Further, by forming the cathode into a hollow cylindrical shape having irregularities on the inner and outer peripheral surfaces, deformation and short circuit of the cathode structure due to heating during operation are prevented, and the cathode can be easily changed only by changing the mechanical dimensions of the irregularities. It is possible to increase the surface area.

【0016】さらに、従来の含浸型陰極構体の問題点で
ある変形、短絡の防止のみならず、従来の螺旋状の陰極
構体の巻きピッチ間に相当する部分も電子放出部が存在
することになり、この事による表面積増加によって動作
温度の低減、長寿命等の信頼性が大幅に向上するという
作用がある。
Further, not only the problem of the conventional impregnated cathode structure but also the prevention of deformation and short-circuit, the electron emission portion also exists in a portion corresponding to the interval between the winding pitches of the conventional spiral cathode structure. Due to this, the increase in the surface area has the effect of significantly reducing the operating temperature and greatly improving the reliability such as long life.

【0017】[0017]

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

【0018】図1は本発明の含侵型陰極構体の一実施例
の構成を示す断面図、図2は図1に示した陰極構体の主
要部である基体の断面図、図3は図1に示した含侵型陰
極構体の製造工程を説明するためのフローチャートであ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an embodiment of an impregnated cathode structure according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a base which is a main part of the cathode structure shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a flowchart for explaining a manufacturing process of the impregnated cathode structure shown in FIG.

【0019】図1に示される含侵型陰極構体5は、多孔
質高融点金属材料の空孔にバリウムを含む電子放射物質
を含侵させた図2に示す中空円筒体の内外周面を凹凸形
状にしてなる陰極基体1を有し、陰極基体1の内部には
螺旋形状のヒータ2が絶縁物4で埋設されている。
The impregnated cathode structure 5 shown in FIG. 1 has a hollow cylindrical body shown in FIG. 2 in which inner and outer peripheral surfaces of a hollow refractory body shown in FIG. The cathode base 1 has a shape, and a spiral heater 2 is embedded in the inside of the cathode base 1 with an insulator 4.

【0020】このような含侵型陰極構体5は下記のよう
な工程によって製造される。
The impregnated cathode assembly 5 is manufactured by the following steps.

【0021】図3に示すように、先ず、平均粒径5μm
のタングステン粉末をプレス、成形することによって空
孔率20%のポーラスタングステンを作製する(ステッ
プS1)。ポーラスタングステンの空孔にアクリル樹
脂、又は銅を含浸させる(ステップS2)。
As shown in FIG. 3, first, the average particle diameter is 5 μm.
Porous tungsten having a porosity of 20% is manufactured by pressing and molding the tungsten powder of (1) (step S1). The pores of the porous tungsten are impregnated with acrylic resin or copper (Step S2).

【0022】次に、アクリル樹脂、又は銅を含浸したポ
ーラスタングステンを旋盤によって図2に示すような内
外周面に凹凸を、内部にヒータを埋め込むための空間を
有した内径8mm、外径12mmの陰極基体1になるよ
うに機械加工する(ステップS3)。このとき前記アク
リル樹脂、又は銅は、難切削材料であるタングステンを
切削するための切削補助油の役割を果たす。また、旋盤
にて加工する際、陰極構体が従来のような螺旋形状では
ないために旋盤のチャッキングが確実に行われ、切削時
の回転振動によるポーラスタングステンの折れ、割れを
防止できる。
Next, porous tungsten impregnated with acrylic resin or copper was formed on a lathe with irregularities on the inner and outer peripheral surfaces as shown in FIG. 2 and an inner diameter of 8 mm and an outer diameter of 12 mm having a space for embedding a heater inside. The cathode substrate 1 is machined (step S3). At this time, the acrylic resin or copper plays a role of a cutting auxiliary oil for cutting tungsten, which is a difficult-to-cut material. Further, when processing with a lathe, the chucking of the lathe is performed reliably because the cathode structure is not a helical shape as in the prior art, and it is possible to prevent breakage and cracking of porous tungsten due to rotational vibration during cutting.

【0023】機械加工後、陰極基体1を加熱処理するこ
とによって、不必要となったアクリル樹脂、又は銅を除
去する(ステップS4)。
After machining, the cathode substrate 1 is heat-treated to remove unnecessary acrylic resin or copper (step S4).

【0024】そして、加熱源となるヒータ2を絶縁物で
あるアルミナ3を用いて陰極基体1の内部に埋め込む
(ステップS5)。さらに4BaO,CaO,Al23
の組成の酸化物4を水素雰囲気中で加熱溶融させて陰
極基体1の空孔に含侵させ、含浸後の陰極構体1の表面
には大量の余剰含浸材が付着しているため、これらの含
浸材をピンセット等で引っかき機械的に除去する(ステ
ップS7)。
Then, the heater 2 serving as a heating source is buried in the inside of the cathode base 1 using alumina 3 as an insulator (step S5). Further, 4BaO, CaO, Al 2 O 3
Is heated and melted in a hydrogen atmosphere to impregnate the pores of the cathode substrate 1, and a large amount of excess impregnating material adheres to the surface of the cathode structure 1 after the impregnation. The impregnating material is scratched mechanically by tweezers or the like (step S7).

【0025】以上のように作製した含浸型陰極構体は、
内外周面が凹凸の中空円筒型の基体からなるので、図5
に示した従来の螺旋形状の含浸型陰極構体と比較して、
加工時の振動に強く、折れ等の不良が発生しにくい。ま
た同様に後工程の組立作業においても振動に強く、取扱
いが容易となる。
The impregnated cathode assembly manufactured as described above is
Since the inner and outer peripheral surfaces are formed of a hollow cylindrical substrate having irregularities, FIG.
Compared to the conventional spiral-shaped impregnated cathode structure shown in
It is resistant to vibrations during processing, and is unlikely to cause defects such as breakage. Similarly, in an assembling operation in a post-process, it is resistant to vibration and easy to handle.

【0026】また巻きピッチ間に相当する部分にまで電
子放出部分が存在するため、陰極構体の表面積を同一体
積、同一軸方向長でも約2倍にすることができる。この
表面積の増大効果により同一電流を得る場合でも電流密
度を1/2にすることができるため、動作温度を0℃、
寿命が2倍にすることが可能である。そして螺旋形状を
採らない為に動作加熱中に変形し、短絡、断線等の不良
が発生しないという利点がある。
Further, since the electron-emitting portion is present up to the portion corresponding to the interval between the winding pitches, the surface area of the cathode assembly can be approximately doubled even with the same volume and the same axial length. Even if the same current is obtained by the effect of increasing the surface area, the current density can be halved.
The life can be doubled. And since it does not adopt a helical shape, it is deformed during operation heating, and there is an advantage that defects such as short circuit and disconnection do not occur.

【0027】また、陰極構体の中空部の内径は中空を通
過するレーザビームのビーム径によって制限され、かつ
レーザ管の組立精度から1mm以上にする必要がある。
Further, the inner diameter of the hollow portion of the cathode assembly is limited by the beam diameter of the laser beam passing through the hollow, and it is necessary to be 1 mm or more in view of the assembly accuracy of the laser tube.

【0028】陰極構体内部に埋め込まれるヒータは陰極
構体を1000℃以上に加熱させる必要があるため、上
述したタングステン以外でもモリブデン、炭素等の高融
点材料で導電性のある材料であれば同等の効果が得られ
ることは言うまでもなく、そして、多孔質高融点金属材
料もヒータ同様タングステン単体以外にもモリブデン、
レニウム、イリジウム、ルテニウム、スカンジウム、イ
ットリウムのうちの少なくとも1種類以上を含むタング
ステン合金でも同様の効果が得られることは言うまでも
ない。
Since the heater embedded in the cathode structure needs to heat the cathode structure to 1000 ° C. or higher, the same effect can be obtained by using a high melting point material such as molybdenum or carbon other than tungsten, which is conductive. Needless to say, the porous high-melting metal material is not limited to tungsten alone as well as molybdenum,
It goes without saying that a similar effect can be obtained even with a tungsten alloy containing at least one of rhenium, iridium, ruthenium, scandium and yttrium.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、内外周面
が凹凸形状を有し、かつ内部にヒータを埋設した中空円
筒型の含侵型陰極構体とした事により、製造中での陰極
基体の割れ、折れを防止し、動作中加熱による変形、短
絡不良を防止する効果がある。
As described above, according to the present invention, the hollow cylindrical impregnated cathode structure having the inner and outer peripheral surfaces having the uneven shape and having the heater embedded therein is provided. It has the effects of preventing cracking and breaking of the substrate, and preventing deformation and short circuit defects due to heating during operation.

【0030】また、内外周面の凹凸寸法を変更するだけ
で表面積を容易に増加させることが可能であるため、電
流密度の低減、動作温度の低減、長寿命による信頼性向
上を図れる効果がある。
Further, since the surface area can be easily increased only by changing the unevenness size of the inner and outer peripheral surfaces, there is an effect that the current density can be reduced, the operating temperature can be reduced, and the reliability can be improved due to the long life. .

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

【図1】本発明の含侵型陰極構体の一実施例の構成を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of an impregnated cathode structure according to the present invention.

【図2】図1に示した陰極構体の主要部である基体の断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a base which is a main part of the cathode structure shown in FIG.

【図3】図1に示した含侵型陰極構体の製造工程を説明
するためのフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a manufacturing process of the impregnated cathode structure shown in FIG.

【図4】従来の陰極構体の一例を有するArイオンレー
ザ管の概略構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an Ar ion laser tube having an example of a conventional cathode structure.

【図5】従来の含侵型陰極構体の構造を示す図である。FIG. 5 is a view showing the structure of a conventional impregnated cathode structure.

【図6】特開平1−187747号公報に示されている
電子ビーム発生装置の概略構成断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view of the configuration of an electron beam generator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-187747.

【図7】特開平2−162633号公報に示されている
ホローカソードの概略構成断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a hollow cathode disclosed in JP-A-2-162633.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 陰極基体 2 ヒータ 3 絶縁物(アルミナ) 4 酸化物(含浸材) 5 含浸型陰極構体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cathode base 2 Heater 3 Insulator (alumina) 4 Oxide (impregnated material) 5 Impregnated cathode structure

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光路を確保するための中空円筒状
の多孔質高融点金属材料からなる基体の内外周面をそれ
ぞれ凹凸形状とし、該基体を加熱するために前記基体の
内部に円筒状のヒータを埋め込み、前記基体の空孔にバ
リウムを含む電子放射物質を含浸させた構造からなる含
浸型陰極構体。
An inner and outer peripheral surface of a hollow cylindrical porous high melting point metal material for securing a laser beam path is formed in an irregular shape, and a cylindrical shape is provided inside the substrate for heating the substrate. An impregnated cathode assembly having a structure in which a heater is embedded and holes of the base are impregnated with an electron-emitting substance containing barium.
【請求項2】 レーザ光線が損失なく通過できるよう
に、前記基体の内径が1mm以上であることを特徴とす
る請求項1に記載の含浸型陰極構体。
2. The impregnated-type cathode assembly according to claim 1, wherein an inner diameter of the substrate is 1 mm or more so that a laser beam can pass therethrough without loss.
【請求項3】 前記ヒータは前記基体の内部に絶縁材料
により、埋め込まれ、保持され、絶縁されていることを
特徴とする請求項1に記載の含浸型陰極構体。
3. The impregnated cathode assembly according to claim 1, wherein the heater is embedded, held, and insulated inside the base by an insulating material.
【請求項4】 前記ヒータは、タングステン若しくはモ
リブデンを含む高融点金属材料、又は炭素を含む導電性
材料からなることを特徴とする請求項1に記載の含浸型
陰極構体。
4. The impregnated-type cathode assembly according to claim 1, wherein the heater is made of a refractory metal material containing tungsten or molybdenum, or a conductive material containing carbon.
【請求項5】 前記多孔質高融点金属材料がタングステ
ン単体、又はモリブデン、レニウム、イリジウム、オス
ミウム、ルテニウム、スカンジウム、イットリウムのう
ちの少なくとも1種類以上を含むタングステン合金によ
って構成されることを特徴とする請求項1に記載の含浸
型陰極構体。
5. The method according to claim 1, wherein the porous high melting point metal material is composed of tungsten alone or a tungsten alloy containing at least one of molybdenum, rhenium, iridium, osmium, ruthenium, scandium and yttrium. The impregnated cathode structure according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019087339A (en) * 2017-11-02 2019-06-06 新日本無線株式会社 Magnetron cathode

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