JPH10321119A - 熱電子放出フィラメントおよび熱電子放出装置 - Google Patents
熱電子放出フィラメントおよび熱電子放出装置Info
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- JPH10321119A JPH10321119A JP12573197A JP12573197A JPH10321119A JP H10321119 A JPH10321119 A JP H10321119A JP 12573197 A JP12573197 A JP 12573197A JP 12573197 A JP12573197 A JP 12573197A JP H10321119 A JPH10321119 A JP H10321119A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易な構造で熱電子放出量の増大を図る。
【解決手段】 ＬａＢ6 材料で形成したフィラメント本
体１の中央領域を電子放出領域２とするとともに、同領
域２に電子放出面３を形成する。この電子放出面３を環
状に湾曲することにより、同面３の面積を広げ電子放出
量の増大を図る。電子放出領域２の周囲には補熱領域５
を形成し、電子放出領域２の温度安定化を図ってもよ
い。
体１の中央領域を電子放出領域２とするとともに、同領
域２に電子放出面３を形成する。この電子放出面３を環
状に湾曲することにより、同面３の面積を広げ電子放出
量の増大を図る。電子放出領域２の周囲には補熱領域５
を形成し、電子放出領域２の温度安定化を図ってもよ
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線発生装置な
どに利用される熱電子放出フィラメント、および該フィ
ラメントを用いた熱電子放出装置に関する。
どに利用される熱電子放出フィラメント、および該フィ
ラメントを用いた熱電子放出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、タングステン（Ｗ）等の材料で
形成したフィラメントは、通電による発熱に伴い、熱電
子を放出することが知られている。この熱電子は、Ｘ線
発生装置やイオン発生器、電子加速機などに利用されて
おり、例えば、Ｘ線発生装置においては、フィラメント
から放出された熱電子を収束してターゲット（対陰極）
に衝突させ、該衝突面から所要のＸ線を発生させる構造
となっている。
形成したフィラメントは、通電による発熱に伴い、熱電
子を放出することが知られている。この熱電子は、Ｘ線
発生装置やイオン発生器、電子加速機などに利用されて
おり、例えば、Ｘ線発生装置においては、フィラメント
から放出された熱電子を収束してターゲット（対陰極）
に衝突させ、該衝突面から所要のＸ線を発生させる構造
となっている。
【０００３】従来の熱電子放出フィラメントとしては、
タングステン材料からなるコイル状フィラメントが多く
用いられていたが、このコイル状フィラメントは、コイ
ルの巻き線形状に応じてＸ線焦点内に電子密度の不均
一、すなわちムラが発生し、その結果、発生するＸ線の
強度が不均一になるという問題があった。また、フィラ
メントが高温に発熱するときタングステンが蒸発し、該
蒸発したタングステンがターゲットの表面に付着してし
まい、その結果、得られるＸ線の波長が予定していたも
のと全く異なってしまうという問題もあった。そこで、
上記のようなコイル状フィラメントにみられる問題点を
解消するために、ＬａＢ6（六硼化ランタン）材料によ
り形成した熱電子放出フィラメント（ＬａＢ6フィラメ
ント）が提案されている。
タングステン材料からなるコイル状フィラメントが多く
用いられていたが、このコイル状フィラメントは、コイ
ルの巻き線形状に応じてＸ線焦点内に電子密度の不均
一、すなわちムラが発生し、その結果、発生するＸ線の
強度が不均一になるという問題があった。また、フィラ
メントが高温に発熱するときタングステンが蒸発し、該
蒸発したタングステンがターゲットの表面に付着してし
まい、その結果、得られるＸ線の波長が予定していたも
のと全く異なってしまうという問題もあった。そこで、
上記のようなコイル状フィラメントにみられる問題点を
解消するために、ＬａＢ6（六硼化ランタン）材料によ
り形成した熱電子放出フィラメント（ＬａＢ6フィラメ
ント）が提案されている。
【０００４】図１４は、従来のＬａＢ6フィラメントの
構成を示す斜視図である。同図に示すように、従来のＬ
ａＢ6フィラメント１００は、棒状のＬａＢ6材料を屈曲
形成してなり、その中央領域に矩形状の端面を形成し、
同端面を電子放出面１０１としていた。このような構成
のＬａＢ6フィラメント１００は、両端部を電極として
通電すると、中央領域が発熱して電子放出面１０１から
熱電子を放出する。
構成を示す斜視図である。同図に示すように、従来のＬ
ａＢ6フィラメント１００は、棒状のＬａＢ6材料を屈曲
形成してなり、その中央領域に矩形状の端面を形成し、
同端面を電子放出面１０１としていた。このような構成
のＬａＢ6フィラメント１００は、両端部を電極として
通電すると、中央領域が発熱して電子放出面１０１から
熱電子を放出する。
【０００５】Ｘ線発生装置にこのＬａＢ6フィラメント
１００を用いる場合は、図１５の（ａ）に示すごとく電
子放出面１０１をターゲット１０に対向して配置すると
ともに、ウェネルト１１と称する電子収束器を電子放出
面１０１の前方周囲に配設した構成とする。電子放出面
１０１から放出された熱電子ａは、ウェネルト１１によ
り収束されてターゲット１０に衝突する。熱電子ａは、
ターゲット１０の表面上で同図（ｂ）に示すごとく電子
放出面１０１に対応した矩形状の焦点ｂを形成し、該焦
点ｂからＸ線が取り出される。
１００を用いる場合は、図１５の（ａ）に示すごとく電
子放出面１０１をターゲット１０に対向して配置すると
ともに、ウェネルト１１と称する電子収束器を電子放出
面１０１の前方周囲に配設した構成とする。電子放出面
１０１から放出された熱電子ａは、ウェネルト１１によ
り収束されてターゲット１０に衝突する。熱電子ａは、
ターゲット１０の表面上で同図（ｂ）に示すごとく電子
放出面１０１に対応した矩形状の焦点ｂを形成し、該焦
点ｂからＸ線が取り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＬａＢ6フィラメント１００は、中央領域に単純な矩
形状の端面を形成し、同端面を電子放出面１０１として
いた。さて、ＬａＢ6 フィラメント１００を比較的小さ
な電流値で発熱させるためには、同フィラメント１００
が大きな抵抗値を有している必要がある。そのため、Ｌ
ａＢ6 フィラメント１００の設計に際しては、できるだ
け全長を長くするとともに、断面積は可能な限り小さく
することが好ましい。また、電子放出面１０１から放出
される熱電子量は、電子放出面１０１の面積に比例する
ため、熱電子放出量を増大するためには、電子放出面１
０１の面積をなるべく大きく確保する必要がある。
のＬａＢ6フィラメント１００は、中央領域に単純な矩
形状の端面を形成し、同端面を電子放出面１０１として
いた。さて、ＬａＢ6 フィラメント１００を比較的小さ
な電流値で発熱させるためには、同フィラメント１００
が大きな抵抗値を有している必要がある。そのため、Ｌ
ａＢ6 フィラメント１００の設計に際しては、できるだ
け全長を長くするとともに、断面積は可能な限り小さく
することが好ましい。また、電子放出面１０１から放出
される熱電子量は、電子放出面１０１の面積に比例する
ため、熱電子放出量を増大するためには、電子放出面１
０１の面積をなるべく大きく確保する必要がある。
【０００７】上述したごとく単純な矩形状の端面で電子
放出面１０１を形成した従来のＬａＢ6 フィラメントに
おいて、該電子放出面１０１の面積を大きく確保するに
は、電子放出面１０１を長手方向に延長するか、あるい
は幅方向に拡張しなければならない。しかしながら、電
子放出面１０１を長手方向に延長するとしても、同フィ
ラメント１００を装着する機器（例えば、Ｘ線発生器）
の寸法形状によりその延長長さは制約を受ける。一方、
幅方向に拡張した場合は、ＬａＢ6 フィラメント１００
の断面積が大きくなり、発熱させるのに大電流を流す必
要が生じてしまう。この発明は、上述した事情に鑑みて
なされたもので、簡易な構造で熱電子放出量の増大を図
ることを目的とする。
放出面１０１を形成した従来のＬａＢ6 フィラメントに
おいて、該電子放出面１０１の面積を大きく確保するに
は、電子放出面１０１を長手方向に延長するか、あるい
は幅方向に拡張しなければならない。しかしながら、電
子放出面１０１を長手方向に延長するとしても、同フィ
ラメント１００を装着する機器（例えば、Ｘ線発生器）
の寸法形状によりその延長長さは制約を受ける。一方、
幅方向に拡張した場合は、ＬａＢ6 フィラメント１００
の断面積が大きくなり、発熱させるのに大電流を流す必
要が生じてしまう。この発明は、上述した事情に鑑みて
なされたもので、簡易な構造で熱電子放出量の増大を図
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、熱電子を放出する電子放出領域に所定の
電子放出面を形成してなる熱電子放出フィラメントであ
って、電子放出面を帯状に形成するとともに、同面内の
軸線を同一平面上で所要の形状（例えば、環状）に湾曲
または屈曲させたことを特徴としている。このように電
子放出面を湾曲または屈曲形成することで、一定の範囲
内で電子放出面の長さを任意に延ばすことができ、断面
積を広げることなくしかもコンパクトな形態のまま電子
放出面の面積を広げ、熱電子放出量を増大させることが
できる。
にこの発明は、熱電子を放出する電子放出領域に所定の
電子放出面を形成してなる熱電子放出フィラメントであ
って、電子放出面を帯状に形成するとともに、同面内の
軸線を同一平面上で所要の形状（例えば、環状）に湾曲
または屈曲させたことを特徴としている。このように電
子放出面を湾曲または屈曲形成することで、一定の範囲
内で電子放出面の長さを任意に延ばすことができ、断面
積を広げることなくしかもコンパクトな形態のまま電子
放出面の面積を広げ、熱電子放出量を増大させることが
できる。
【０００９】この発明は、電子放出領域を所要の形状
（例えば、環状）に湾曲または屈曲して形成するととも
に、同領域に形成する電子放出面を、面内の軸線が同一
平面上におかれた複数の帯状面で構成することもでき
る。このような構成によっても、一定の範囲内で電子放
出面の長さを任意に延ばすことができ、断面積を広げる
ことなくしかもコンパクトな形態のまま電子放出面の面
積を広げ、熱電子放出量を増大させることができる。
（例えば、環状）に湾曲または屈曲して形成するととも
に、同領域に形成する電子放出面を、面内の軸線が同一
平面上におかれた複数の帯状面で構成することもでき
る。このような構成によっても、一定の範囲内で電子放
出面の長さを任意に延ばすことができ、断面積を広げる
ことなくしかもコンパクトな形態のまま電子放出面の面
積を広げ、熱電子放出量を増大させることができる。
【００１０】上述した構成の熱電子放出フィラメント
は、全体をＬａＢ6 （六硼化ランタン）材料で形成して
もよいが、同材料は一般に高価である。そこで、少なく
とも電子放出面を含む電子放出領域のみを、ＬａＢ6
（六硼化ランタン）材料で形成することにより、製品コ
ストの低価格化を図ってもよい。例えば、ＬａＢ6 材料
以外の耐熱性材料によりフィラメント本体を形成すると
ともに、該フィラメント本体の一部領域に、ＬａＢ6 材
料をもって電子放出面を含む電子放出領域を形成する。
このように少なくとも電子放出領域がＬａＢ6 材料で形
成されていれば、同材料部分の発熱または加熱によって
熱電子が放出される。
は、全体をＬａＢ6 （六硼化ランタン）材料で形成して
もよいが、同材料は一般に高価である。そこで、少なく
とも電子放出面を含む電子放出領域のみを、ＬａＢ6
（六硼化ランタン）材料で形成することにより、製品コ
ストの低価格化を図ってもよい。例えば、ＬａＢ6 材料
以外の耐熱性材料によりフィラメント本体を形成すると
ともに、該フィラメント本体の一部領域に、ＬａＢ6 材
料をもって電子放出面を含む電子放出領域を形成する。
このように少なくとも電子放出領域がＬａＢ6 材料で形
成されていれば、同材料部分の発熱または加熱によって
熱電子が放出される。
【００１１】また、この発明の熱電子放出フィラメント
を、電子放出面の前方に負の電場が形成され、同面から
放出した熱電子を該電場により収束する形態で使用する
場合は、電子放出面を、同面内の軸線を通る仮想平面に
対して熱電子が収束する側へ任意の角度傾斜させること
により、熱電子を収束し易くすることができる。
を、電子放出面の前方に負の電場が形成され、同面から
放出した熱電子を該電場により収束する形態で使用する
場合は、電子放出面を、同面内の軸線を通る仮想平面に
対して熱電子が収束する側へ任意の角度傾斜させること
により、熱電子を収束し易くすることができる。
【００１２】さて、この発明の熱電子放出フィラメント
を、通電により電子放出領域が発熱する直熱式の構成と
した場合、電子放出面から均一に熱電子を放出するため
には、同領域を均一な温度に発熱させる必要がある。し
かしながら、この発明は電子放出領域を長尺に形成する
構成のため、周囲の環境変化などに影響を受けて電子放
出領域の温度が不安定となりやすい。そこで、電極とな
る両端部から延出した任意の領域に補熱領域を形成する
とともに、該補熱領域から連続する中央領域を電子放出
領域とし、かつ補熱領域を電子放出領域の周囲に形成す
ることにより、補熱領域からの放射熱によって電子放出
領域の冷却を抑制することができ、同領域の温度均一化
を図ることが可能となる。
を、通電により電子放出領域が発熱する直熱式の構成と
した場合、電子放出面から均一に熱電子を放出するため
には、同領域を均一な温度に発熱させる必要がある。し
かしながら、この発明は電子放出領域を長尺に形成する
構成のため、周囲の環境変化などに影響を受けて電子放
出領域の温度が不安定となりやすい。そこで、電極とな
る両端部から延出した任意の領域に補熱領域を形成する
とともに、該補熱領域から連続する中央領域を電子放出
領域とし、かつ補熱領域を電子放出領域の周囲に形成す
ることにより、補熱領域からの放射熱によって電子放出
領域の冷却を抑制することができ、同領域の温度均一化
を図ることが可能となる。
【００１３】また、この発明は、上述した直熱式の構成
以外にも、熱電子放出フィラメントにおける電子放出領
域の周囲に、同領域をほぼ均一に加熱する加熱手段を配
設した熱電子放出装置として構成することにより、電子
放出領域を均一な温度に加熱して、電子放出面から均一
に熱電子を放出させることもできる。
以外にも、熱電子放出フィラメントにおける電子放出領
域の周囲に、同領域をほぼ均一に加熱する加熱手段を配
設した熱電子放出装置として構成することにより、電子
放出領域を均一な温度に加熱して、電子放出面から均一
に熱電子を放出させることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３は、こ
の発明の第１実施形態に係る熱電子放出フィラメントを
説明するための図で、図１は同フィラメントの電子放出
領域の形状を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面
図、図３は同フィラメントをＸ線発生装置に適用した例
を示す断面構成図である。
いて図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３は、こ
の発明の第１実施形態に係る熱電子放出フィラメントを
説明するための図で、図１は同フィラメントの電子放出
領域の形状を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面
図、図３は同フィラメントをＸ線発生装置に適用した例
を示す断面構成図である。
【００１５】本実施形態の熱電子放出フィラメントは、
ＬａＢ6 材料によりフィラメント本体１を形成してあ
る。このフィラメント本体１は、例えば、ＬａＢ6 材料
のインゴットを所定の厚さにスライスした後、ワイヤカ
ット放電加工機などの精密加工装置を用い所要の形状に
切り抜いて成形される。本実施形態では、フィラメント
本体１を任意幅の長尺な帯状に形成するとともに、同本
体の両端部（図示せず）に電極を形成してある。ＬａＢ
6 材料からなるフィラメント本体１は、該電極の間を通
電することにより発熱する。
ＬａＢ6 材料によりフィラメント本体１を形成してあ
る。このフィラメント本体１は、例えば、ＬａＢ6 材料
のインゴットを所定の厚さにスライスした後、ワイヤカ
ット放電加工機などの精密加工装置を用い所要の形状に
切り抜いて成形される。本実施形態では、フィラメント
本体１を任意幅の長尺な帯状に形成するとともに、同本
体の両端部（図示せず）に電極を形成してある。ＬａＢ
6 材料からなるフィラメント本体１は、該電極の間を通
電することにより発熱する。
【００１６】前述したように、フィラメント本体１を比
較的小さな電流値で発熱させるためには、フィラメント
本体１が大きな抵抗値を有している必要がある。そのた
め、フィラメント本体１は、できるだけ全長を長くする
とともに、断面積は可能な限り小さくすることが好まし
い。そこで、フィラメント本体１の厚さは、使用に耐え
得る強度の保持を条件に、なるべく薄肉とすることが好
ましい。通電によりフィラメント本体１の発熱量は、両
端部から等しい距離にある中央領域がもっとも大きく、
該中央領域の温度がいちばん高くなる。この中央領域を
電子放出領域２として設定してあり、同領域２の正面に
電子放出面３を形成してある。
較的小さな電流値で発熱させるためには、フィラメント
本体１が大きな抵抗値を有している必要がある。そのた
め、フィラメント本体１は、できるだけ全長を長くする
とともに、断面積は可能な限り小さくすることが好まし
い。そこで、フィラメント本体１の厚さは、使用に耐え
得る強度の保持を条件に、なるべく薄肉とすることが好
ましい。通電によりフィラメント本体１の発熱量は、両
端部から等しい距離にある中央領域がもっとも大きく、
該中央領域の温度がいちばん高くなる。この中央領域を
電子放出領域２として設定してあり、同領域２の正面に
電子放出面３を形成してある。
【００１７】電子放出面３は、図１に破線のハッチング
で示すように、長尺な帯状に形成され、しかも環状に湾
曲して形成してある。発熱により、電子放出面３からは
熱電子が放出されるが、その熱電子の放出量は電子放出
面３の面積に比例する。上記のとおり電子放出面３を長
尺な帯状とした結果、同面３の面積が拡大し充分な熱電
子放出量を得ることが可能となる。一方、電子放出面３
の幅は広げていないので断面積は拡大せず、したがって
大きな抵抗値を確保することができる。さらに、電子放
出面３は環状に湾曲形成することにより、コンパクトな
形状を実現できる。なお、電子放出面３の内側には、中
空部４が形成される。この中空部４は、後述するように
Ｘ線発生装置内に発生したイオンの透過路を形成する。
で示すように、長尺な帯状に形成され、しかも環状に湾
曲して形成してある。発熱により、電子放出面３からは
熱電子が放出されるが、その熱電子の放出量は電子放出
面３の面積に比例する。上記のとおり電子放出面３を長
尺な帯状とした結果、同面３の面積が拡大し充分な熱電
子放出量を得ることが可能となる。一方、電子放出面３
の幅は広げていないので断面積は拡大せず、したがって
大きな抵抗値を確保することができる。さらに、電子放
出面３は環状に湾曲形成することにより、コンパクトな
形状を実現できる。なお、電子放出面３の内側には、中
空部４が形成される。この中空部４は、後述するように
Ｘ線発生装置内に発生したイオンの透過路を形成する。
【００１８】さて、本実施形態の熱電子放出フィラメン
トをＸ線発生装置に利用する場合は、図３に示すよう
に、ターゲット（対陰極）１０と対向するように電子放
出面３を配置するとともに、同面３の前方周囲にウェネ
ルト１１と称する電子収束器を配設する。ターゲット１
０は、銅（Ｃｕ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン
（Ｗ）等の材料で形成してあり、熱電子の衝突によりＸ
線を発生する。ウェネルト１１には負の電圧が印加さ
れ、電子放出面３の前方に周囲から中心へ向かう負の電
場を形成する。
トをＸ線発生装置に利用する場合は、図３に示すよう
に、ターゲット（対陰極）１０と対向するように電子放
出面３を配置するとともに、同面３の前方周囲にウェネ
ルト１１と称する電子収束器を配設する。ターゲット１
０は、銅（Ｃｕ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン
（Ｗ）等の材料で形成してあり、熱電子の衝突によりＸ
線を発生する。ウェネルト１１には負の電圧が印加さ
れ、電子放出面３の前方に周囲から中心へ向かう負の電
場を形成する。
【００１９】熱電子放出フィラメントの両端部に形成し
た電極（図示せず）の間に電圧を印加して通電すると、
フィラメント本体１が発熱し、特に中央領域に形成した
電子放出領域２が高温となり、該領域２にある環状の電
子放出面３から熱電子ａが放出される。電子放出面３か
ら放出された熱電子ａは、ウェネルト１１によって形成
された電場の作用をもって中心部に収束され、ターゲッ
ト１０の所定箇所に焦点を形成する。このようにして熱
電子ａがターゲット１０に照射されると、熱電子ａの焦
点ｂ部分からＸ線ｃが発生する。
た電極（図示せず）の間に電圧を印加して通電すると、
フィラメント本体１が発熱し、特に中央領域に形成した
電子放出領域２が高温となり、該領域２にある環状の電
子放出面３から熱電子ａが放出される。電子放出面３か
ら放出された熱電子ａは、ウェネルト１１によって形成
された電場の作用をもって中心部に収束され、ターゲッ
ト１０の所定箇所に焦点を形成する。このようにして熱
電子ａがターゲット１０に照射されると、熱電子ａの焦
点ｂ部分からＸ線ｃが発生する。
【００２０】ここで、Ｘ線発生装置の内部は、真空雰囲
気を形成しているものの、僅かではあるが装置内にガス
分子が残留することは避けられない。そして、電子密度
の高い熱電子ａの収束部分では、残留ガス分子がイオン
化し、特に質量の大きな陽イオンは熱電子ａの収束軌道
に沿って直進する。この陽イオンの直進軌道（図３の矢
印ｄ）上にフィラメント本体１が存在すると、同本体１
がイオン衝撃を受けて蒸発し、寿命が短くなるととも
に、蒸発したＬａＢ6 材料が熱電子ａの流れに沿って運
ばれ、ターゲット１０に付着する現象（これをコンタミ
ネーションという）が発生する。コンタミネーションが
発生すると、ターゲット１０の表面に形成されたＬａＢ
6 材料の層に熱電子ａが衝突することとなり、その結
果、ターゲット１０から発生するＸ線ｃの強度が変化し
てしまうという問題が生じる。
気を形成しているものの、僅かではあるが装置内にガス
分子が残留することは避けられない。そして、電子密度
の高い熱電子ａの収束部分では、残留ガス分子がイオン
化し、特に質量の大きな陽イオンは熱電子ａの収束軌道
に沿って直進する。この陽イオンの直進軌道（図３の矢
印ｄ）上にフィラメント本体１が存在すると、同本体１
がイオン衝撃を受けて蒸発し、寿命が短くなるととも
に、蒸発したＬａＢ6 材料が熱電子ａの流れに沿って運
ばれ、ターゲット１０に付着する現象（これをコンタミ
ネーションという）が発生する。コンタミネーションが
発生すると、ターゲット１０の表面に形成されたＬａＢ
6 材料の層に熱電子ａが衝突することとなり、その結
果、ターゲット１０から発生するＸ線ｃの強度が変化し
てしまうという問題が生じる。
【００２１】本実施形態の熱電子放出フィラメントは、
既述したように電子放出面３の内側に中空部４が形成し
てあり、イオンの発生場所と考えられる熱電子ａの収束
部分は該中空部４に対向している。したがって、発生し
た陽イオンはこの中空部４を貫通してフィラメント本体
１の後方に抜けるため、同本体１への衝突が回避され
る。このように、本実施形態の熱電子放出フィラメント
は、コンタミネーションによる問題を回避できる形状と
なっている。
既述したように電子放出面３の内側に中空部４が形成し
てあり、イオンの発生場所と考えられる熱電子ａの収束
部分は該中空部４に対向している。したがって、発生し
た陽イオンはこの中空部４を貫通してフィラメント本体
１の後方に抜けるため、同本体１への衝突が回避され
る。このように、本実施形態の熱電子放出フィラメント
は、コンタミネーションによる問題を回避できる形状と
なっている。
【００２２】図４〜図６は、この発明の第２実施形態に
係る熱電子放出フィラメントを説明するための図で、図
４は同フィラメントの電子放出領域の形状を示す正面
図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図、図６は同フィラメン
トをＸ線発生装置に適用した例を示す断面構成図であ
る。本実施形態では、先に説明した第１実施形態の熱電
子放出フィラメントにおける電子放出領域２の一部正
面、具体的には上部面および下部面を帯状の電子放出面
３としてある。これらの電子放出面３は、図５に示すよ
うに、同面内の軸線ｘを通る仮想平面ｙに対し、任意の
角度θだけ内側（中空部４側）に傾斜させてある。
係る熱電子放出フィラメントを説明するための図で、図
４は同フィラメントの電子放出領域の形状を示す正面
図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図、図６は同フィラメン
トをＸ線発生装置に適用した例を示す断面構成図であ
る。本実施形態では、先に説明した第１実施形態の熱電
子放出フィラメントにおける電子放出領域２の一部正
面、具体的には上部面および下部面を帯状の電子放出面
３としてある。これらの電子放出面３は、図５に示すよ
うに、同面内の軸線ｘを通る仮想平面ｙに対し、任意の
角度θだけ内側（中空部４側）に傾斜させてある。
【００２３】本実施形態の熱電子放出フィラメントはＸ
線発生装置に適用される。すなわち、図６に示すよう
に、ターゲット（対陰極）１０と対向するように電子放
出面３が配置され、かつ同面３の前方周囲にウェネルト
１１と称する電子収束器が配設される。ウェネルト１１
は、負の電圧印加により、電子放出面３の前方に周囲か
ら中心へ向かう負の電場を形成する。熱電子放出フィラ
メントの両端部に形成した電極（図示せず）の間に電圧
を印加して通電すると、フィラメント本体１が発熱し、
特に中央領域に形成した熱電子放出領域２が高温とな
り、該領域２にある電子放出面３から熱電子ａが放出さ
れる。
線発生装置に適用される。すなわち、図６に示すよう
に、ターゲット（対陰極）１０と対向するように電子放
出面３が配置され、かつ同面３の前方周囲にウェネルト
１１と称する電子収束器が配設される。ウェネルト１１
は、負の電圧印加により、電子放出面３の前方に周囲か
ら中心へ向かう負の電場を形成する。熱電子放出フィラ
メントの両端部に形成した電極（図示せず）の間に電圧
を印加して通電すると、フィラメント本体１が発熱し、
特に中央領域に形成した熱電子放出領域２が高温とな
り、該領域２にある電子放出面３から熱電子ａが放出さ
れる。
【００２４】電子放出面３から放出された熱電子ａは、
ウェネルト１１により形成された電場の作用をもって中
心部に収束され、ターゲット１０の所定箇所に焦点ｂを
形成する。ここで、本実施形態では、電子放出面３を内
側、すなわちウェネルト１１が熱電子ａを収束する側へ
傾斜させてあるので、同面から放出した熱電子ａが収束
しやすく、ターゲット１０の表面における電子密度が向
上する。電子密度が向上すると、ターゲット１０から発
生するＸ線ｃの強度が高まり、Ｘ線発生装置の出力性能
が向上する。
ウェネルト１１により形成された電場の作用をもって中
心部に収束され、ターゲット１０の所定箇所に焦点ｂを
形成する。ここで、本実施形態では、電子放出面３を内
側、すなわちウェネルト１１が熱電子ａを収束する側へ
傾斜させてあるので、同面から放出した熱電子ａが収束
しやすく、ターゲット１０の表面における電子密度が向
上する。電子密度が向上すると、ターゲット１０から発
生するＸ線ｃの強度が高まり、Ｘ線発生装置の出力性能
が向上する。
【００２５】図７および図８は、この発明の第３実施形
態に係る熱電子放出フィラメントを説明するための図
で、図７は同フィラメントの電子放出領域の形状を示す
正面図、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図である。この実施
形態では、先に説明した第１実施形態の熱電子放出フィ
ラメントにおける電子放出領域２の周囲に補熱領域５を
形成してある。
態に係る熱電子放出フィラメントを説明するための図
で、図７は同フィラメントの電子放出領域の形状を示す
正面図、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図である。この実施
形態では、先に説明した第１実施形態の熱電子放出フィ
ラメントにおける電子放出領域２の周囲に補熱領域５を
形成してある。
【００２６】本実施形態の熱電子放出フィラメントも、
第１実施形態と同様に、ＬａＢ6 材料によりフィラメン
ト本体１を形成してある。このフィラメント本体１は、
例えば、ＬａＢ6 材料のインゴットを所定の厚さにスラ
イスした後、ワイヤカット放電加工機などの精密加工装
置を用い所要の形状に切り抜いて成形される。本実施形
態では、フィラメント本体１を任意幅の長尺な帯状に形
成するとともに、同本体１の両端部１ａ，１ｂに電極を
形成してある。そして、これら両端部１ａ，１ｂから連
続して補熱領域５を形成し、さらにこの補熱領域５から
連続して電子放出領域２が形成してある。
第１実施形態と同様に、ＬａＢ6 材料によりフィラメン
ト本体１を形成してある。このフィラメント本体１は、
例えば、ＬａＢ6 材料のインゴットを所定の厚さにスラ
イスした後、ワイヤカット放電加工機などの精密加工装
置を用い所要の形状に切り抜いて成形される。本実施形
態では、フィラメント本体１を任意幅の長尺な帯状に形
成するとともに、同本体１の両端部１ａ，１ｂに電極を
形成してある。そして、これら両端部１ａ，１ｂから連
続して補熱領域５を形成し、さらにこの補熱領域５から
連続して電子放出領域２が形成してある。
【００２７】電子放出領域２は、両端部１ａ，１ｂから
等しい距離にある中央領域に形成してある。また、電子
放出領域２の正面には、図７に破線のハッチングで示す
ように電子放出面３が形成してある。これら電子放出領
域２および電子放出面３の形状は、第１実施形態と同様
である。補熱領域５は、電子放出領域２の周囲を取り囲
むようにして形成してある。
等しい距離にある中央領域に形成してある。また、電子
放出領域２の正面には、図７に破線のハッチングで示す
ように電子放出面３が形成してある。これら電子放出領
域２および電子放出面３の形状は、第１実施形態と同様
である。補熱領域５は、電子放出領域２の周囲を取り囲
むようにして形成してある。
【００２８】既述したように、両端部１ａ，１ｂに形成
した電極の間を通電することにより、フィラメント本体
１は発熱する。発熱温度がもっとも高いのは中央領域に
形成した電子放出領域２であるが、補熱領域５も通電に
より発熱する。この補熱領域５に生じた熱は、電子放出
領域２の冷却を妨げる効果がある。すなわち、周囲に存
在する低温の空気が直接電子放出領域２に接触すると、
同領域２が冷却されて熱電子の放出量が低下するばかり
か、周囲の環境変化により同領域の温度が不安定となり
やすい。電子放出領域２の温度が不安定であると、電子
放出面３から安定して熱電子を放出することができなく
なる。この実施形態では、補熱領域５からの放射熱によ
り電子放出領域２の冷却を防止し、均一な熱電子の放出
を確保している。
した電極の間を通電することにより、フィラメント本体
１は発熱する。発熱温度がもっとも高いのは中央領域に
形成した電子放出領域２であるが、補熱領域５も通電に
より発熱する。この補熱領域５に生じた熱は、電子放出
領域２の冷却を妨げる効果がある。すなわち、周囲に存
在する低温の空気が直接電子放出領域２に接触すると、
同領域２が冷却されて熱電子の放出量が低下するばかり
か、周囲の環境変化により同領域の温度が不安定となり
やすい。電子放出領域２の温度が不安定であると、電子
放出面３から安定して熱電子を放出することができなく
なる。この実施形態では、補熱領域５からの放射熱によ
り電子放出領域２の冷却を防止し、均一な熱電子の放出
を確保している。
【００２９】図９および図１０は、この発明の第４実施
形態に係る熱電子放出フィラメントを説明するための図
で、図９は同フィラメントの電子放出領域の形状を示す
正面図、図１０は図９のＤ−Ｄ線断面図である。先に説
明した各実施形態では、フィラメント本体１の全体をＬ
ａＢ6 材料で構成したが、同材料は一般に高価である。
一方、熱電子を放出する必要のある領域は、フィラメン
ト本体１の中央部に形成した電子放出領域２のみであ
り、該領域のみをＬａＢ6 材料で形成すれば目的は達成
される。
形態に係る熱電子放出フィラメントを説明するための図
で、図９は同フィラメントの電子放出領域の形状を示す
正面図、図１０は図９のＤ−Ｄ線断面図である。先に説
明した各実施形態では、フィラメント本体１の全体をＬ
ａＢ6 材料で構成したが、同材料は一般に高価である。
一方、熱電子を放出する必要のある領域は、フィラメン
ト本体１の中央部に形成した電子放出領域２のみであ
り、該領域のみをＬａＢ6 材料で形成すれば目的は達成
される。
【００３０】このような観点から、本実施形態ではフィ
ラメント本体１をカーボン等の耐熱性のある発熱材料で
形成し、その中央領域の正面にＬａＢ6 材料からなる薄
板６を貼着して電子放出領域を形成した。薄板６からな
る電子放出領域の正面は電子放出面３となっている。こ
の電子放出面３の形状は先に示した各実施形態と同様で
ある。
ラメント本体１をカーボン等の耐熱性のある発熱材料で
形成し、その中央領域の正面にＬａＢ6 材料からなる薄
板６を貼着して電子放出領域を形成した。薄板６からな
る電子放出領域の正面は電子放出面３となっている。こ
の電子放出面３の形状は先に示した各実施形態と同様で
ある。
【００３１】フィラメント本体１の両端部に形成した電
極の間を通電すると、同本体の中央領域がもっとも高温
に発熱する。この熱がＬａＢ6 材料からなる薄板に伝わ
り、電子放出領域（薄板６）が加熱される結果、電子放
出面３から熱電子が放出される。また、本実施形態の構
成によれば、電子放出領域（薄板６）以外の領域が発熱
しても、同領域はＬａＢ6 材料で形成されていないため
熱電子を放出することがなく、したがって熱電子放出フ
ィラメントの周囲に熱電子の防護対策を施す必要がなく
なり、周辺構造を簡素化することが可能となる。
極の間を通電すると、同本体の中央領域がもっとも高温
に発熱する。この熱がＬａＢ6 材料からなる薄板に伝わ
り、電子放出領域（薄板６）が加熱される結果、電子放
出面３から熱電子が放出される。また、本実施形態の構
成によれば、電子放出領域（薄板６）以外の領域が発熱
しても、同領域はＬａＢ6 材料で形成されていないため
熱電子を放出することがなく、したがって熱電子放出フ
ィラメントの周囲に熱電子の防護対策を施す必要がなく
なり、周辺構造を簡素化することが可能となる。
【００３２】図１１〜図１３は、この発明の第５実施形
態に係る熱電子放出装置を説明するための図で、図１１
は同装置の正面図、図１２は図１１のＥ−Ｅ線断面図、
図１３は図１１のＦ−Ｆ線断面図である。上述した各実
施形態では、フィラメント本体１を通電することにより
発熱させる構造を採用したが、本実施形態では電子放出
領域２の周囲に加熱部材２０を設け、同部材２０で発生
した熱により電子放出領域２を加熱する構成となってい
る。
態に係る熱電子放出装置を説明するための図で、図１１
は同装置の正面図、図１２は図１１のＥ−Ｅ線断面図、
図１３は図１１のＦ−Ｆ線断面図である。上述した各実
施形態では、フィラメント本体１を通電することにより
発熱させる構造を採用したが、本実施形態では電子放出
領域２の周囲に加熱部材２０を設け、同部材２０で発生
した熱により電子放出領域２を加熱する構成となってい
る。
【００３３】すなわち、熱電子放出フィラメントにおけ
る電子放出領域２の背面および外周面を囲むように加熱
部材２０を配設してある。加熱部材２０はカーボン等の
発熱体で構成してあり、両端縁２０ａ，２０ｂに電極が
形成してある。熱電子放出フィラメントは、ＬａＢ6 材
料で形成してあり、電子放出領域２および電子放出面３
は、先に説明した第１実施形態と同様に帯状の湾曲形状
となっている。通電により加熱部材２０が発熱すると、
その熱が熱電子放出フィラメントの電子放出領域２に伝
わり、同領域２が均一に加熱される。その結果、電子放
出面３から熱電子が放出される。
る電子放出領域２の背面および外周面を囲むように加熱
部材２０を配設してある。加熱部材２０はカーボン等の
発熱体で構成してあり、両端縁２０ａ，２０ｂに電極が
形成してある。熱電子放出フィラメントは、ＬａＢ6 材
料で形成してあり、電子放出領域２および電子放出面３
は、先に説明した第１実施形態と同様に帯状の湾曲形状
となっている。通電により加熱部材２０が発熱すると、
その熱が熱電子放出フィラメントの電子放出領域２に伝
わり、同領域２が均一に加熱される。その結果、電子放
出面３から熱電子が放出される。
【００３４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。例えば、電子放出面は図１等に示し
た形状に限定されるものではなく、同面から放出される
熱電子が収束して形成する焦点形状や、熱電子放出フィ
ラメントの設置スペース等を考慮して、任意に湾曲また
は屈曲形成すればよい。一例として、電子放出面の全体
を等しい曲率で湾曲させて円環状に形成するとともに、
同面から放出された熱電子を中心線に向かって収束する
ことにより、点形状の焦点（ファインフォーカス）を得
ることができる。また、第二実施形態では、電子放出領
域２の一部正面、具体的には上部面および下部面のみを
電子放出面３とし、同面３を内側（中空部側）に傾斜さ
せたが、図１に示した環状の電子放出面３の全てを内側
に傾斜させることもできる。
れるものではない。例えば、電子放出面は図１等に示し
た形状に限定されるものではなく、同面から放出される
熱電子が収束して形成する焦点形状や、熱電子放出フィ
ラメントの設置スペース等を考慮して、任意に湾曲また
は屈曲形成すればよい。一例として、電子放出面の全体
を等しい曲率で湾曲させて円環状に形成するとともに、
同面から放出された熱電子を中心線に向かって収束する
ことにより、点形状の焦点（ファインフォーカス）を得
ることができる。また、第二実施形態では、電子放出領
域２の一部正面、具体的には上部面および下部面のみを
電子放出面３とし、同面３を内側（中空部側）に傾斜さ
せたが、図１に示した環状の電子放出面３の全てを内側
に傾斜させることもできる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
電子放出面を帯状に形成するとともに、同面内の軸線を
同一平面上で所要の形状に湾曲または屈曲さるか、また
は電子放出領域を所要の形状に湾曲または屈曲して形成
するとともに、電子放出面を面内の軸線が同一平面上に
おかれた複数の帯状面で形成することにより、簡易な構
造で熱電子放出量の増大を図ることができる。
電子放出面を帯状に形成するとともに、同面内の軸線を
同一平面上で所要の形状に湾曲または屈曲さるか、また
は電子放出領域を所要の形状に湾曲または屈曲して形成
するとともに、電子放出面を面内の軸線が同一平面上に
おかれた複数の帯状面で形成することにより、簡易な構
造で熱電子放出量の増大を図ることができる。
【図１】この発明の第１実施形態に係る熱電子放出フィ
ラメントにおける電子放出領域の形状を示す正面図であ
る。
ラメントにおける電子放出領域の形状を示す正面図であ
る。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】同フィラメントをＸ線発生装置に適用した例を
示す断面構成図である。
示す断面構成図である。
【図４】この発明の第２実施形態に係る熱電子放出フィ
ラメントにおける電子放出領域の形状を示す正面図であ
る。
ラメントにおける電子放出領域の形状を示す正面図であ
る。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】同フィラメントをＸ線発生装置に適用した例を
示す断面構成図である。
示す断面構成図である。
【図７】この発明の第３実施形態に係る熱電子放出フィ
ラメントにおける電子放出領域の形状を示す正面図であ
る。
ラメントにおける電子放出領域の形状を示す正面図であ
る。
【図８】図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】この発明の第４実施形態に係る熱電子放出フィ
ラメントにおける電子放出領域の形状を示す正面図であ
る。
ラメントにおける電子放出領域の形状を示す正面図であ
る。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】この発明の第５実施形態に係る熱電子放出装
置を示す正面図である。
置を示す正面図である。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１３】図１１のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１４】従来のＬａＢ6フィラメントの構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図１５】従来のＬａＢ6フィラメントをＸ線発生装置
に利用したときの構成図である。
に利用したときの構成図である。
１：フィラメント本体 ２：電子放出領域 ３：電子放出面 ４：中空部 ５：補熱領域 ６：薄板 １０：ターゲット １１：ウェネルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 35/06 Ｈ０１Ｊ 35/06 Ｃ
Claims (7)
- 【請求項１】 熱電子を放出する電子放出領域に所定の
電子放出面を形成してなる熱電子放出フィラメントであ
って、 前記電子放出面を帯状に形成するとともに、同面内の軸
線を同一平面上で所要の形状に湾曲または屈曲させたこ
とを特徴とする熱電子放出フィラメント。 - 【請求項２】 熱電子を放出する電子放出領域に所定の
電子放出面を形成してなる熱電子放出フィラメントであ
って、 前記電子放出領域を所要の形状に湾曲または屈曲して形
成するとともに、前記電子放出面を、面内の軸線が同一
平面上におかれた複数の帯状面で形成したことを特徴と
する熱電子放出フィラメント。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の熱電子放出フィ
ラメントにおいて、 少なくとも前記電子放出面を含む電子放出領域を、Ｌａ
Ｂ6材料で形成したことを特徴とする熱電子放出フィラ
メント。 - 【請求項４】 請求項３記載の熱電子放出フィラメント
において、 ＬａＢ6材料以外の耐熱性材料によりフィラメント本体
を形成するとともに、該フィラメント本体の一部領域
に、ＬａＢ6材料をもって前記電子放出面を含む電子放
出領域を形成したことを特徴とする熱電子放出フィラメ
ント。 - 【請求項５】 前記電子放出面の前方に負の電場が形成
され、同面から放出した熱電子を前記電場により収束す
る使用形態の請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱
電子放出フィラメントにおいて、 前記電子放出面を、同面内の軸線を通る仮想平面に対し
て熱電子が収束する側へ任意の角度傾斜させたことを特
徴とする熱電子放出フィラメント。 - 【請求項６】 通電により前記電子放出領域を発熱させ
る請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱電子放出フ
ィラメントにおいて、 両端部に電極を形成し、該両端部から延出した任意の領
域に補熱領域を形成するとともに、該補熱領域から連続
する中央領域を前記電子放出領域とし、 かつ前記補熱領域を前記電子放出領域の周囲に形成した
ことを特徴とする熱電子放出フィラメント。 - 【請求項７】 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の
熱電子放出フィラメントにおける前記電子放出領域の周
囲に、同領域をほぼ均一に加熱する加熱手段を配設した
ことを特徴とする熱電子放出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12573197A JPH10321119A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 熱電子放出フィラメントおよび熱電子放出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12573197A JPH10321119A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 熱電子放出フィラメントおよび熱電子放出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321119A true JPH10321119A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=14917397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12573197A Pending JPH10321119A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 熱電子放出フィラメントおよび熱電子放出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10321119A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1296350A1 (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-26 | Rigaku Corporation | Hot cathode of x-ray tube |
| JP2010534395A (ja) * | 2007-07-24 | 2010-11-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 熱イオン電子エミッタ及びそれを含むｘ線源 |
| WO2014041639A1 (ja) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | 株式会社島津製作所 | Ｘ線管装置およびｘ線管装置の使用方法 |
| JP2017516279A (ja) * | 2014-03-21 | 2017-06-15 | テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス エイ | 電子ビーム発生器及び電子ビーム殺菌デバイス |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP12573197A patent/JPH10321119A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1296350A1 (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-26 | Rigaku Corporation | Hot cathode of x-ray tube |
| US6738453B2 (en) | 2001-09-19 | 2004-05-18 | Rigaku Corporation | Hot cathode of X-ray tube |
| JP2010534395A (ja) * | 2007-07-24 | 2010-11-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 熱イオン電子エミッタ及びそれを含むｘ線源 |
| WO2014041639A1 (ja) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | 株式会社島津製作所 | Ｘ線管装置およびｘ線管装置の使用方法 |
| US9887061B2 (en) | 2012-09-12 | 2018-02-06 | Shimadzu Corporation | X-ray tube device and method for using X-ray tube device |
| JP2017516279A (ja) * | 2014-03-21 | 2017-06-15 | テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス エイ | 電子ビーム発生器及び電子ビーム殺菌デバイス |
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