JPH09213261A - イオンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定に動作し得る小型のイオンポンプを提供
すること。 【解決手段】 本発明は、密閉容器に内蔵されるイオン
ポンプ２８であって、互いに対向するよう配置され、導
電性を有する又は導電性膜を付けた一対の磁石４０ａ，
４０ｂと、磁石４０ａ，４０ｂを取り囲むと共に一部に
開口部３８ａ，３８ｂが形成された、導電性を有する磁
気シールドケース３０と、磁石４０ａ，４０ｂのぞれぞ
れの対向面に形成された一対のカソード電極４４ａ，４
４ｂと、カソード電極４４ａ，４４ｂの間に配置された
アノード電極４６と、アノード電極４６に取り付けられ
た剛性のあるアノード引出し端子４８と、アノード引出
し端子４８を前記磁気シールドケース３０に電気的に絶
縁した状態で支持するための絶縁支持部材５８とを備え
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電子管などに用い
られるイオンポンプに関し、特に、イオンポンプの構成
に関するものである。ここで、イオンポンプは、ゲッタ
ー作用を利用するポンプの一種であり、高真空化のため
に用いられ、スパッタイオンポンプとも呼ばれている。

【０００２】

【従来の技術】電子管を構成する密閉容器の内部を真空
にするために、従来においてはイオンポンプを使用する
場合がある。例えば、実開昭５０−１０５３５８号公報
には、電子管であるＸ線像増倍管のガラス製の密閉容器
から外側に突出した突出部分にイオンポンプを設けたも
のが開示されている。このように突出部分に設けられる
イオンポンプ１００では、例えば図７に示すように、密
閉容器１０１の突出部分１０２の内側にアノード電極１
０４及び一対のカソード電極１０６ａ，１０６ｂが組み
付けられており、突出部分１０２の外側に一対の磁石１
０８ａ，１０８ｂ及び磁気シールドケース１１０が組み
付けられている。また、アノード引出し端子１１２及び
カソード引出し端子１１４が、突出部分１０２に貫通し
て固定されており、それぞれリード線１１６，１１８を
介してアノード電極１０４及び一対のカソード電極１０
６ａ，１０６ｂに接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
オンポンプでは、磁石及び磁気シールドケースと、アノ
ード電極及びカソード電極とを突出部分のガラス壁を間
に挟んだ状態で密閉容器に組み付けるため、イオンポン
プの組立作業が困難であった。このため、イオンポンプ
を構成する各構成要素の位置精度は低くなり、イオンポ
ンプの動作が不安定になる場合があった。

【０００４】また、ガラス壁の存在により一対の磁石間
の距離が大きくなるため、磁石間に生じる磁界を増加さ
せるべく大型の磁石を用いる必要があり、イオンポンプ
自体が大型となっていた。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、安定に動作し得る小型のイオンポンプを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、密閉容器に内蔵されるイオンポンプであ
って、互いに対向するよう配置され、導電性を有する又
は導電性膜を付けた一対の磁石と、磁石を取り囲むと共
に一部に開口部が形成された、導電性を有する磁気シー
ルドケースと、磁石のぞれぞれの対向面に形成された一
対のカソード電極と、カソード電極の間に配置されたア
ノード電極と、アノード電極に取り付けられた剛性のあ
るアノード引出し端子と、アノード引出し端子を前記磁
気シールドケースに電気的に絶縁した状態で支持するた
めの絶縁支持部材とを備える構成とした。

【０００７】上記構成によれば、イオンポンプを構成す
る各構成要素、すなわちアノード電極、カソード電極、
磁石及び磁気シールドケースを従来のように、突出部分
のガラス壁を間に挟んだ状態で密閉容器に組み付ける必
要がない。

【０００８】また、上記イオンポンプにおいて、磁気シ
ールドケースは、二分割可能であることが好ましい。実
施形態では磁気シールドケースは二分割可能な構成とし
た。このような構成にすることで、イオンポンプの各構
成要素を、磁気シールドケースに組み付ける作業が容易
となる。

【０００９】さらに、上記イオンポンプにおいて、磁気
シールドケースの内壁面に形成された凹部に、磁石を嵌
め込む構成とした。このような構成とすることで、磁石
を凹部に嵌め込むだけで位置決めが完了される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明のイオンポンプが適用され
た電子管であるＸ線像増倍管を概略的に示す断面図であ
る。

【００１２】図１において、符号１０で示すものは、中
空円筒状のガラス製の密閉容器であり、密閉容器１０の
一端の内側には、アルミ材からなる球面状のアルミ支持
体１１が配設されている。アルミ支持体１１の凹の面に
は入力蛍光面１４が形成され、その上に透明導電膜１２
が形成され、更にその上に光電面１６が形成されてい
る。また、密閉容器１０の他端側の内面には、光電面１
６から放出される光電子を光として出力するための出力
蛍光面１８が配設されている。更に、密閉容器１０の光
電面１６側から出力蛍光面１８に向けて、電子レンズを
形成する内部電極（又は集束電極）２０，２２，２４及
びコーン状の陽極２６が順に配設されている。

【００１３】かかる構成のＸ線像増倍管において、被写
体にＸ線を照射し、被写体を透過して得られた透過Ｘ線
を入力蛍光面１４に入射させると、入力蛍光面１４から
光が放射される。光は透明導電膜１２を通過して光電面
１６に入射し、光電面１６にて光電子に変換される。そ
して、光電面１６から放出された光電子は、電子レンズ
を形成する内部電極（又は集束電極）２０，２２，２４
及びコーン状の陽極２６にて集束・加速されて出力蛍光
面１８に入射され、再び光に変換され、出力蛍光面１８
に輝度を増強した可視像を写し出す。

【００１４】このようなＸ線像増倍管は密閉容器１０の
内部が真空にされるが、本発明のイオンポンプ２８はこ
の真空引きを行うためのものである。図示実施形態で
は、イオンポンプ２８は、密閉容器１０の内部であっ
て、陽電極２２の外壁面に取り付けられている。斯様な
位置にイオンポンプ２８を配したのは、Ｘ線像増倍管の
使用時に陽電極２２内の電界分布を乱さないため、すな
わち光電面１６から放出された光電子の経路に影響を与
えないためである。従って、イオンポンプ２８は、光電
面１６から放出された光電子の経路が乱されない限り、
密閉容器１０の内部の他の位置、図示しないが、例えば
円筒状の集束電極２０の外壁面や密閉容器１０の内壁面
に配置することも可能であり、イオンポンプ２８の数も
１つに限られない。

【００１５】ここで、本発明によるイオンポンプの構成
について詳細に説明する。

【００１６】図２に示すように、イオンポンプ２８は、
直方体形状の磁気シールドケース３０を備えている。磁
気シールドケース３０は、後述する磁石からの磁界をシ
ールドするためのものであり、磁性体からなる導電性の
一対の磁気シールド部材３４ａ，３４ｂから構成されて
いる。各磁気シールド部材３４ａ，３４ｂは、図３から
も理解されるように、矩形の板状部材の両端部を垂直に
屈曲させて形成された断面コの字形状の部材である。磁
気シールドケース３０は、これらの磁気シールド部材３
４ａ，３４ｂの屈曲部６４ａ，６４ｂと屈曲部６６ａ，
６６ｂの端面同士を接合することで構成され、従って、
磁気シールドケース３０には２つの開口部３２ａ，３２
ｂが設けられることとなる。各磁気シールド部材３４
ａ，３４ｂの基部６２ａ，６２ｂの内壁面３６ａ，３６
ｂには、円形の凹部３８ａ，３８ｂがそれぞれ形成され
ている。図２に示す如く、この円形の凹部３８ａ，３８
ｂには、それぞれ導電性を有する円柱状の磁石４０ａ，
４０ｂの端部が嵌合されている。また、凹部３８ａ，３
８ｂは、磁気シールドケース３０において同軸に配置さ
れているので、磁石４０ａ，４０ｂも同軸に配置され
る。磁石４０ａ，４０ｂは、Ｎ極とＳ極とが互いに対向
するように配置されており、磁石４０ａ，４０ｂの互い
に対向する端面は所定の間隔が開けられている。当該端
面のそれぞれには、カソード電極４４ａ，４４ｂが形成
されている。この実施形態では、カソード電極４４ａ，
４４ｂは、チタンを磁石４０ａ，４０ｂの端面に蒸着す
ることにより磁石４０ａ，４０ｂと一体に形成されてい
る。

【００１７】カソード電極４４ａ，４４ｂの間には、円
筒状のアノード電極４６が、所定の間隔をおいて同軸に
配置されている。アノード電極４６の外径はカソード電
極４４ａ，４４ｂの外径と実質的に同一であり、従っ
て、アノード電極４６の端面は対応のカソード電極４４
ａ，４４ｂに対向配置されている。また、アノード電極
４６の側面には、比較的剛性のあるアノード引出し端子
４８の一端が、抵抗溶接等により固着されている。アノ
ード引出し端子４８は、磁気シールドケース３０の一面
に形成された貫通孔６０を通り、磁気シールドケース３
０外に延びている。なお、図示実施形態では、貫通孔６
０は、各磁気シールド部材３４ａ，３４ｂの屈曲部６６
ａ，６６ｂの端部に形成された半円形の切欠き６０ａ，
６０ｂを合せることで形成されている。アノード引出し
端子４８は、絶縁材料からなる絶縁支持部材５８を介在
させて磁気シールドケース３０に固定されている。絶縁
支持部材５８は、ほぼ円筒状の本体部７２と、本体部７
２の一端に形成された係止部７４とから構成されてい
る。本体部７２は、磁気シールドケース３０の貫通孔６
０に嵌着されていると共に、本体部７２の中心軸線に沿
ってアノード引出し端子４８が出入れできる程度の大き
さの細長い穴部７５を有しており、アノード引出し端子
は、この穴部７５に挿通されて絶縁支持部材５８に固定
されている。また、係止部７４は、貫通孔６０の開口面
積よりも大きいため貫通孔６０の周縁部にて係止されて
いる。

【００１８】なお、絶縁支持部材５８の本体部７２を、
貫通孔６０と実質的に同形状とすることが好適である。
かかる場合、本体部７２は貫通孔６０にぴったりと収ま
り、絶縁支持部材５８は磁気シールドケース３０に安定
に固定される。この結果、アノード電極４６は、剛性を
有するアノード引出し端子４８を介して磁気シールドケ
ース３０に安定に支持されることになる。更に、アノー
ド電極４６は、アノード引出し端子４８の所定位置で絶
縁支持部材５８を介して導電性の磁気シールドケース３
０に固定されているため、磁気シールドケース３０と短
絡することはない。

【００１９】また、磁気シールドケース３０には前述の
アノード引出し端子４８に加え、図２に示す如く、カソ
ード引出し端子５４が取り付けられている。

【００２０】上述したイオンポンプ２８は、以下のよう
にして組み立てられる。

【００２１】すなわち、まず、磁気シールド部材３４
ａ，３４ｂの凹部３８ａ，３８ｂに予めカソード電極４
４ａ，４４ｂが形成された磁石４０ａ，４０ｂを嵌め込
む。このとき、磁気シールドケース３０において、凹部
３８ａ，３８ｂは互いに同軸に形成されているため、磁
石４０ａ，４０ｂも同軸に配置される。また、磁石４０
ａ，４０ｂは、自らの磁力により各磁気シールド部材３
４ａ，３４ｂに接着されるため、磁石４０ａ，４０ｂを
何等かの保持部材（図示せず）により保持する必要はな
く、磁石４０ａ，４０ｂを容易に磁気シールドケース３
０に組み付けることが可能となる。

【００２２】磁石４０ａ，４０ｂを凹部３８ａ，３８ｂ
に嵌め込んだならば、磁気シールド部材３４ａ，３４ｂ
の屈曲部６４ａ，６４ｂと、屈曲部６６ａ，６６ｂの端
面同士を接合する。磁気シールド部材３４ａ，３４ｂを
接合する際には、絶縁支持部材５８を貫通したアノード
引出し端子４８を、この端部にアノード電極４６を固着
させた状態で、磁気シールド部材３４ａ，３４ｂに組み
付ける。アノード引出し端子４８を組み付けるにあたっ
ては、屈曲部６６ａ，６６ｂに形成された半円形状の切
欠き部６０ａ，６０ｂを向かい合せ、絶縁支持部材５８
の本体部７２を屈曲部６６ａ，６６ｂに形成された半円
形状の切欠き部６０ａ，６０ｂの間に配置した後、絶縁
支持部材５８の本体部７２を切欠き部６０ａ，６０ｂに
よって挟み込む。このように、磁気シールド部材３４
ａ，３４ｂ、磁石４０ａ，４０ｂ、アノード電極４６
を、間にガラスを介することなく一体に構成することが
できるので、それぞれの位置精度は従来と比較して格段
に向上することとなる。そして、アノード引出し端子４
８及びカソード引出し端子５４にそれぞれリード線５
０，５６を接続する。

【００２３】かかるイオンポンプ２８を上述したＸ線像
増倍管に組み付ける場合には、イオンポンプ２８を、Ｘ
線像増倍管の密閉容器１０の内部に配置された構成要
素、例えば、集束電極２２の外壁面に設置した後、アノ
ード引出し端子４８及びカソード引出し端子５４にそれ
ぞれ接続されたリード線５０，５６を、密閉容器１０に
貫通するよう取り付けられた外部端子（図示せず）に接
続する。なお、外部端子間には、密閉容器１０の外部に
おいて、イオンポンプ２８を作動するための外部電源５
２が接続されるようになっている。

【００２４】上述のように密閉容器の内部に設置された
イオンポンプ２８を作動させる場合には、まず、外部電
源５２を作動させて密閉容器１０に取り付けられた外部
端子間に電圧を印加し、アノード電極４６からカソード
電極４４ａ，４４ｂに向けて電界を発生させる。このと
き、磁石４０ａ，４０ｂはＮ極とＳ極が対向するよう配
置されており、カソード電極４６の一方から他方へ磁界
が生じている。このため、カソード電極４０ａ，４０ｂ
の間に電子が存在する場合には、電子は螺旋を描きなが
ら円筒状のアノード電極４６の内部を貫通して、カソー
ド電極４０ａ，４０ｂの間で往復運動を繰り返す。そし
て、Ｘ線像増倍管の内部に存在する気体分子が、イオン
ポンプ２８に形成された開口部３２ａ，３２ｂに入り込
むと、気体分子は電子に衝突され正イオンと電子とに分
離される。正イオンはアノード電極４６とカソード電極
４４ａ，４４ｂの間の電界によりカソード電極４４ａ，
４４ｂに引き寄せられ、カソード電極４４ａ，４４ｂに
て捕獲される。このようなことが繰り返されて、Ｘ線像
増倍管の内部の排気が行われ、Ｘ線像増倍管の内部は高
真空状態となる。

【００２５】以上、本発明によるイオンポンプの実施形
態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限ら
れない。例えば、上記実施形態ではアノード引出し端子
４８として直線状のものを用いたが、図４に示すよう
に、Ｌ字形状のものを用いることも可能である。この第
２実施形態のイオンポンプ７７は、磁気シールドケース
３０の貫通孔６０の近傍に絶縁支持部材７８が固着され
ており、貫通孔６０内に配置されていない点で図２及び
図３の第１実施形態とは異なっている。アノード電極４
６は、Ｌ字形状のアノード引出し端子４８の一端にて固
着され、絶縁支持部材７８がアノード引出し端子４８の
他端部を固定している。アノード引出し端子４８は貫通
孔６０の中心を通り、磁気シールドケース３０と接触し
ていない。従って、アノード引出し端子４８は、導電性
の磁気シールド部材３４ａ，３４ｂと短絡することはな
い。このような構成のイオンポンプ７７を組み立てる場
合、磁気シールド部材３４ｂに予めアノード引出し端子
４８を固定させておくことが可能であるため、イオンポ
ンプ７７の組立は容易になり、位置精度は向上する。

【００２６】また、上記実施形態では、磁気シールドケ
ース３０として、分割型のものを用いたが、非分割型の
磁気シールドケースであってもよい。また、磁気シール
ドケース３０に形成される開口部も、密閉容器内の気体
分子を捕獲するという観点からすれば、２つでなく１つ
でもよいことはいうまでもない。

【００２７】かかる磁気シールドケース３０としては、
例えば、図５に示すような形状のものがある。符号８２
で示すものは、密閉容器内の気体分子を取り入れるため
の開口部であり、符号８４で示すものは、アノード引出
し端子を貫通させるための貫通孔である。

【００２８】また、別の磁気シールドケース３０の例と
して、図６に示すような形状のものがある。符号８６，
８８で示すものは、この磁気シールドケース３０は、２
つの開口部が形成されている。開口部８６，８８は密閉
容器内の気体分子を取り入れるための開口部であり、符
号９２で示すものは、アノード引出し端子を貫通させる
ための切込み９２である。

【００２９】更に、上記実施形態では、イオンポンプ２
８を電子管（Ｘ線像増倍管）の内部に設置したが、電子
管に限らず、例えば、クールドＣＣＤに取り付けられる
密閉容器の内部に設置することも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
石及び磁気シールドケースと、アノード電極及びカソー
ド電極とを、突出部分のガラス壁を間に挟んだ状態で密
閉容器に組み付けることがないため、イオンポンプ自体
の組立作業が容易となる。従って、イオンポンプの製造
効率が向上すると共に、各構成要素間の位置精度も大幅
に向上し、イオンポンプを安定に動作させることが可能
となる。

【００３１】また、ガラス壁が間に存在せず、更にカソ
ード電極を磁石の面上に直接形成しているため、一対の
磁石間の距離を大幅に小さくすることが可能となる。こ
のため、磁石間に生じる磁界の大きさを保持したまま磁
石を小型化することができ、延いてはイオンポンプ自体
を大幅に小型化することができる。例えば、上記実施形
態のイオンポンプでは、１６ｍｍ×１６ｍｍ×１６ｍｍ
が実現されており、電子管、例えばＸ線像増倍管の内部
に十分に収容可能となる。また、同様の観点から、密閉
容器及びイオンポンプをぞれぞれ別々に作製することが
できる。このため、密閉容器に突出部を設けるなどして
密閉容器の形状を複雑にする必要がない。従って、使用
する密閉容器を、安価で単純な構造とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるイオンポンプを内蔵するＸ線像増
倍管の概略断面図である。

【図２】イオンポンプの第１実施形態を示す断面図であ
る。

【図３】図２のイオンポンプの組立分解図である。

【図４】イオンポンプの第２実施形態を示す断面図であ
る。

【図５】磁気シールドケースの変形例を示す斜視図であ
る。

【図６】磁気シールドケースの別の変形例を示す斜視図
である。

【図７】従来のイオンポンプを示す概略図である。

【符号の説明】

２８，７７…イオンポンプ、３０…磁気シールドケー
ス、３２ａ，３２ｂ…開口部、３６ａ，３６ｂ…内壁
面、３８ａ，３８ｂ…凹部、４０ａ，４０ｂ…磁石、４
４ａ，４４ｂ…カソード電極、４６…アノード電極、４
８…アノード引出し端子、５８，７８…絶縁支持部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器に内蔵されるイオンポンプであ
   って、 互いに対向するよう配置され、導電性を有する又は導電
   性膜を付けた一対の磁石と、 前記磁石を取り囲むと共に一部に開口部が形成された、
   導電性を有する磁気シールドケースと、 前記磁石のぞれぞれの対向面に形成された一対のカソー
   ド電極と、 前記カソード電極の間に配置されたアノード電極と、 前記アノード電極に取り付けられた剛性のあるアノード
   引出し端子と、 前記アノード引出し端子を前記磁気シールドケースに電
   気的に絶縁した状態で支持するための絶縁支持部材と、
   を備えることを特徴とするイオンポンプ。
2. 【請求項２】 前記アノード引出し端子を前記絶縁支持
   部材を介して前記磁気シールドケースに固定することを
   特徴とする請求項１記載のイオンポンプ。
3. 【請求項３】 前記磁気シールドケースは二分割可能で
   あることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に
   記載のイオンポンプ。
4. 【請求項４】 前記磁気シールドケースの内壁面に形成
   された凹部に、前記磁石が嵌め込まれていることを特徴
   とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のイオン
   ポンプ。