JPS5812971B2 - フクシキコウシコウゾウデンシカン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の技術分野 本発明は無線周波出力を発生するために広く用いられて
いる格子付き電子管に関する。

高電力無線周波電子管においては、陰極に隣接する制御
格子は無線周波サイクルの少なくとも一部の間陰極に対
して正の電圧に印加される。

次に制御格子は電子を集め、電子の衝撃エネルギーによ
って熱せられて性能が劣化する。

あるいは融解によって破損することもある。

様々な電子管の特性は格子構造物に依存する。

増幅定数は格子ワイヤの大きさと、格子ワイヤの相互の
間隔に対する格子ワイヤの陰極からの間隔の比とに比例
して増加する。

相互コンダクタンスと電子走行時間は陰極一格子間隔が
せばまると共に減少する。

電子管の設計において、これらの特性は格子構造物の機
械的な制約と熱的制約とによって妥協されなければなら
ない。

従来技術の説明 格子付きの電子管の他の望ましい諸特性を維持しながら
格子電流遮断の悪影響を減少するために多数の技術が用
いられて来た。

広く用いられて来た技術は、格子によって遮断される大
部分の電子が通常生ずるところの格子ワイヤの真下の陰
極部分での放出を抑制することである。

１９７４年６月４日に発行された米国特許第３，８ １
４，９ ７ ２号中でウィリアム・セイン（Ｗｉ ｌ
ｌ ｉａｍ Ｓａ ｉｎ ）は、不放出部分が単に放
出部分に用いられている活性物質で被覆されていないた
けではない構造に言及している。

１９５１年３月１３日に発行された米国特許第２，５
４ ４，６ ６ ４号中でガーナー（Ｌ． Ｐ，Ｇａｒ
ｎｅｒ ）らは、格子ワイヤの下の陰極電極の部分が冷
却され、一方放出部分か加熱される構造について述べて
いる。

これら従来の構造において格子ワイヤは放出部分とそれ
から生ずる電子ビームの側部に配置されている。

正の格子電圧は従って、格子ワイヤに近い放出部分の側
部より放出部分の中心部に弱い電界を生ずる傾向がある
。

また、正の格子電圧はワイヤ間の所望の通路から電子を
そらしてワイヤ自体に向かわせる傾向がある。

ガーナーらによって述べられた構造は途方もなく複雑で
高価である。

というのは夫々の放出素子が別々に支持され、加熱され
そして絶縁されなければならないからである。

また、この種の構造においては、格子遮断と増幅定数と
相互コンダクタンスの間で妥協しなければならないこと
は本質的に避けられないことである。

高い増幅定数を得るために格子ワイヤは格子一陰極間隔
に比較して互いに密接しなければならない。

これは電子流に対して開かれた通路を維持するためにワ
イヤをより細くしなければならないことを意味する。

また、ワイヤが密接して作製されるにつれて開口を通過
する電子を集束することはますます困難となり細いワイ
ヤ上により大きなエネルギーが消散され、結果的にワイ
ヤは過熱される。

一方、高い相互コンダクタンスは格子ワイヤを陰極に接
近することによって得られる。

もしこれがワイヤの相互間隔を減少させることなく行わ
れるならば、増幅定数は低下し相互コンダクタンスの増
加は非常に制限される。

もしワイヤの大きさ、相互間隔及び陰極一格子間隔を小
さくすれば増幅定数は比較的一定に保たれ相互コンダク
タンスは増加する。

また、格子構造物を通る電子の走行時間は減少し、それ
故に電子管の高周波特性は改善される。

しかしながら、細いワイヤの機械的な製造公差とこわさ
及び熱消散能力の不足によりその構造が使いものになら
なくなる点にすぐに達してしまう。

前述のセインらの米国特許はこれらの問題の幾つかを克
服する方法を開示している。

格子素子を丸いワイヤの代わりに陰極に垂直な細長いス
トリップで作製することによって、その格子素子の熱消
散とこわさば増し、しかも陰極にさらされる部分の面積
は増さないため遮断される電流は認知できるほど増加し
ない。

更に、陽極から発生し格子を通って陰極に達する電界の
割合によって決定される増幅定数が増加する。

未解決の問題は格子の大きさに対する相互コンダクタン
ス、正の格子電位による電子流の発散及び不均一な放出
であった。

本発明の概要 本発明の目的は、間隔の密な格子の電気的な利点を得る
と共に目の粗い格子の機械的熱的利点をも有する手段を
提供するところにある。

本発明の他の目的は従来より高い増幅定数を提供すると
ころにある。

本発明の更に他の目的は主要な格子素子の間の改良され
た電子流の集束を提供するところにある。

これらの目的は、どっしりした格子棒を陰極上の不放出
面の前方に配列すると共に格子棒の陰極に面している側
に目の細かく細い格子ワイヤの２次配列を加えることに
よって達成される。

これらの目の細かなワイヤはどっしりした棒によって密
な間隔でしっかりと支持されているために陰極に接近さ
せることができる。

どっしりした格子棒はまた熱伝導によって目の細かなワ
イヤを冷却する。

２次格子を加えることによって生ずる電流の遮断の問題
は，ワイヤを非常に細く作ることができることと電流を
引張るに必要な正の格子電圧が小さいことによって解決
される。

また改良された電子光学技術によってどっしりした１次
格子棒による遮断が減少される。

増幅定数は大体２種類の格子の増幅定数の積に比例して
増加するので出力電圧は入力電圧より非常に大きくする
ことができる。

本発明の原理と実用的な具体例は添付図面に関連して述
べられた以下の記載から理解することができよう。

実施例の説明 第１図には円筒形の３極管に適用された本発明の実用例
が示されている。

この３極管は真空気密のエンベロープ（框体）を有し、
このエンベロープは銅のようなものより成る金属カップ
１０と、その内壁である陽極１１と、封じこみ排気管１
２と、セラミックのようなものより成り電極に伸びてい
る電気結線を絶縁する同心円状の絶縁体１３，１４，１
５，１６と、これら絶縁体や陽極１１に密封接合された
一連の薄い金属製のフランジ１７，１８，１９，２０，
２１ ，２２と、ヒーター引込線２３とより成る。

冷却ジャケット２４は金属カップ１０を包囲し、はんだ
付けのような方法でカップ１０に結合されていて熱伝導
の働きをする。

この３極管の最終的な組立ては、溶接のような方法によ
って陽極部分組立体を保持しているフランジ１９を、陰
極格子組立体を保持しているフランジ２０に密封接合す
ることによって完了する。

らせん放射ヒーター２５はその一端をヒーター引込線２
３に接続され、他端をセラミック絶縁体２γによって支
持されている導線２６によってフランジ２２に接続され
ている。

ニッケルのようなものより成る中空陰極円筒２８は、フ
ランジ２１上に取付けられ鉄ニッケルコバルト合金のよ
うなものより成る薄い金属製の熱ダム２９によってヒー
ター２５と同軸的に支持されている。

陰極円筒２８の上端は、間に熱反射シールド３１を有し
ている２つの離間した金属製の円板３０によって閉じら
れている。

円筒形の格子構造物３２は陰極円筒２８の外側から同軸
的に離間している。

格子構造物３２は軸方向を向き陰極円筒２８の周囲に同
一間隔に配置されたどっしりした金属棒３３を有する。

金属棒３３はモリブデンのような耐熱性金属よる成るの
が望ましい。

金属棒３３はそれらの上端で点溶接のような方法でフラ
ンジ付き円板３４に結合されている。

セラミックプラグ３５は軸方向の整列を維持するため円
板３４と３０の中心を通っている。

金属棒３３の下端はフランジ２０上に取付けられたフラ
ンジ３６に結合されている。

陰極円筒２８に面している金属棒３３の内側において、
タングステンのようなものより成る細い金属ワイヤ３７
の円筒状に編まれたメッシュが、金を用いた拡散ろう付
けのような方法によって金属棒３３に結合されている。

個々の金属ワイヤ３７が大体らせんを形成するように金
属ワイヤ３７のメッシュは金属棒３３に対して斜めに配
置されているのが望ましい。

そうすれは金属ワイヤ３７はメッシュ構造をほとんど変
形することなく熱膨張することができる。

第２図は格子構造物３２の一部の内側から見た図を示す
ものである。

第３図は他の格子構造物を示しているもので、これでは
金属ワイヤ３７のメッシュの代わりに１組だけの平行な
らせんワイヤ３７′が用いられている。

平行らせんワイヤ３７′は小規模になめらかな表面を形
成するため望ましいか、第２図のメッシュよりも製造が
困難である。

第４図は第１図の３極管の電極の構造を詳細に示してい
るものである。

第５図は本発明の骨子であるところの陰極と格子の構造
の拡大図を示しているものである。

格子構造物３２に面している陰極円筒２８の表面は、バ
リウム、ストロンチウム及びカルシウムの混合酸化物の
ような放出物質３８の軸方向のストリップを有する。

放出ストリツプ３８とそれに対向する金属棒３３の間に
は、被覆されていないニッケルのような不放出物質より
成るストリツプ３９が設けられている。

図示の例において放出ストリップ３８は、格子構造物３
２から遠ざかる方向で不放出ストリップ３９より落ちこ
んでいる。

この落ちこんだ構造は、集束する電子ビーム４０に対応
するところの放出ストリップ３８の端を起点とする電界
の集束によって、金属棒３３の間に電子ビーム４０の改
良された集束を提供する。

この例において金属棒３３は陰極円筒２８に垂直な方向
の断面内で伸びており、それによって同一の幅の丸いワ
イヤに比較しこわさと熱伝導性か大きくなるが、遮断さ
れる電流は認知できるほど増加しない。

また細長い金属棒３３は陰極円筒２８を電界からしやへ
いする効果を高め、結果的に３極管の増幅定数を増大さ
せる。

第６図は不放出ストリップ３９′が放出ストリップ３８
と共に連続的ななめらかな面を形成している構造を示す
ものである。

この構造は第５図のそれと比較してより均一な放出密度
を有し、しかも製造がより容易である。

第７図は本発明を板極管に適用した一例を示している。

当業者にとって本発明は陰極一格子間領域の細部構造に
関するものであり本発明は平面構造あるいは円筒構造を
含む多くの異なった形状を有する電子管に適用できると
いうことは明白であろう。

第８図は本発明を４極管に適用した例を示している。

しやへい格子ワイヤ４１は、格子構造物３２と陽極１１
の間で格子の金属棒３３と整列している。

電子流はしやへい格子ワイヤ４１の間に集束されるため
しやへい格子ワイヤ４１はほとんど電流を集めない。

第９図は電極構造物の小断面における電気力線を示して
いる。

第９図ａは前述の米国特許第３，８ １ ４，９ ７
２号に記載されたような従来の電子管に対応する。

電子が陰極側から格子に近づくにつれてそれら電子は、
電子ビームを焦点ぼけさせる働きをする電界の発散性横
方向成分４５を受ける。

陽極側に向かって格子を出発する時電子は集束性横方向
成分４２を受けるが、その時までに電子の一部は格子の
金属棒３３に引寄せられてしまっている。

第９図ｂは本発明に従う電界の状態を示している。

目の細かな格子の金属ワイヤ３７はなめらかで本質的に
等電位面を形成するため発散性の電界成分は存在せず、
電子は電子流に対して本質的に垂直な金属ワイヤ３７を
通過する。

格子の金属棒３３の間で電界は単に集束性の横方向成分
４２′を有するのみである。

第１０図は正の格子電圧が一定の場合、放出ストリップ
を横切る放出密度の変化を示している。

放出電流密度は電界によって決定される。

第１０図ａは第９図ａの従来構造の密度の変化を示して
いる。

端４３が金属棒３３に最も近いために電界は放出ストリ
ップ３８の端４３の近くが最も高い，金属棒３３から最
も遠い放出ストリツプの中心４４では電界と電流密度が
最も低い。

陰極は最も高い電流密度を供給するのに十分なほど加熱
されなければならないので不均一な放出密度は望ましく
ないが、低い密度の部分は有用な電流にはさほど寄与し
ない。

第９図ｂに示されている本発明による構造を用いた場合
の放出密度は第１０図ｂに図示されているとおり、格子
が事実上なめらかな面であるため、放出ストリップの幅
方向に対してほとんど均一である。

また、２次格子である金属ワイヤ３７がほとんど金属棒
３３の間の空間をおおうため電界強度はより高い。

従ってこの電子管の相互コンダクタンスは増加し陰極と
格子の間の電子走行時間は減少する。

本発明の利点の一例として、本発明に基づいて作製され
たある３極管は２０００のカットオフ増幅定数を有する
。

このカットオフ増幅定数は、最小の負の格子電圧の、ち
ょうど陰極からの放出電流を停止する正の陽極電圧に対
する比である。

目の細かなメッシュの２次格子配列を持っていないこと
以外はすべての点で同一の従来の３極管ではカットオフ
増幅定数は２００であった。

従って本発明は低い格子電圧によって制御することので
きるオンオフ・スイッチとして有用性の増した電子管を
提供する。

高周波格子接地増幅器として用いる場合には、陰極一格
子空間を陽極電圧から従来以上にじゃへいするため、増
幅信号にひずみを生しさせる有害な再生フィードバック
が除去される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を具備する円筒３極管の部分断面
図、第２図は第１図の格子構造物の一部の斜視図、第３
図は本発明に従う他の格子構造物の斜視図、第４図は管
軸に垂直な第１図の部分断面図、第５図は第４図の５−
５線によって指示された陰極と格子部分の一部の拡大断
面図、第６図は陰極が別の構造であることを除いて第５
図と同様の図、第７図は本発明に基づく板極管の陰極と
格子部分の断面図、第８図は本発明に基づく４極管の断
面図、第９図ａは従来の電子管の格子部分の電界の状態
を説明する図、第９図ｂは本発明に基づく電子管の電界
図、第１０図ａは従来の電子管の陰極からの放出密度パ
ターンを説明する図、第１０図ｂは本発明に基づく電子
管の放出密度パターンを説明する図である。 １１・・・・・・陽極、２８・・・・・・中空陰極円筒
、３２・・・・・・格子構造物、３３・・・・・・金属
棒、３７・・・・・・金属ワイヤ、３７′・・・・・・
平行らせんワイヤ、３８・・・・・・放出ストリップ、
３９．３９’不放出ストリップ、４１・・・・・・しや
へい格子ワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陰極、陽極、及びこれらの間の少なくとも１つの格
   子電極から成る電子管であって； 前記陰極の表面が、 前記格子電極に面し、 比較的電子不放出性の物質より成る介在部分と該介在部
   分と互い違いであるところの電子放出性物質の部分とか
   ら成り； 前記格子電極は、 前記陰極表面から離間すると共に前記電子不放出性の介
   在部分に隣接して整列した１組の伝導性の棒と、 該棒より大きさと間隔のいずれもか小さい伝導性ワイヤ
   の配列と、 より成り； 前記ワイヤは、 隣接する前記棒の間の間隔を横切り、 前記棒のうち前記陰極表面に最も近い部分に電気的且つ
   機械的に結合されている； ところの電子管。