JPS6027140B2 - モジュラ−電子管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の技術分野〕 本発明は大量化グリツド制御電子管、例えば３極管や４
極管に関する。

低グリッド駆動電圧で大電力出力を得るためには電極は
大きく、しかし狭い間隔に配置されなければならない。
直流高電圧を制御するためのスイッチとして使用される
ときには増幅定数は高くなければならず、細かい目の密
の間隔のグリッドが要求される。〔従来技術の説明〕 比較的低いグリッド駆動電圧で高いアノード電流とアノ
ード電圧を制御するようにされた電子管は通常カソード
とグリツド電極をワイヤ・メッシュあるいはかご形構造
にしていた。

電流容量を大きくするためこの構造が大きな面積を占め
る場合、物理的大きさを抑制するという問題と動作温度
サイクルの間その大きさを維持するという問題が厳しく
なる。大きな銅円柱の表面の別々のスロットに別々のカ
ソード・フィラメントを配列し、各フィラメントをばね
支持体によって別々に配置して張力を与えることによっ
て、がん丈な、しかも大きさの安定した構造を得るとい
う試みがなされた。細いワイヤ・グリツドがカソード・
ス。ツ′トの口を横切ってその円柱の外側表面の周囲に
巻かれた。この電子管はかなり低いグリッド駆動電、圧
で非常に大きな電力を扱うことができたが、それには重
大な欠点があった。膨大な工数の組立作業を手で連続的
に行わなければならないため製造費用が非常に高くなり
、しかもカソード・グリツド単位セルのいずれか１つで
も破損すればその電子管全体を廃棄しなければならなか
った。このような電子管の一例を後に更に詳細に述べる
こととする。同様の電子管はフーバ−（Ｍ．Ｖ．Ｈｏｏ
ｖｅｒ）氏によってｌＥＥ（インステイテューション・
オブ・イレクトリカル・ェンジニアズ）の会報、第１０
９篭、パートＢ、増補１０−１２、５５０ページ以降、
書類番号２７５駅（１９５洋王１１月）、に記載されて
いる。サムェル（ＡＬ．Ｓａｍ肥１）氏を発明者とし１
９４０年１月９印こ発行された米国特許第２，１８６，
１２７号明細書には円柱状のセクタ・カソードとグリッ
ドの小組立体を有する電子管が記載されている。

この電子管は前述の問題を有している。つまり大電力を
扱うためにその電子管は複雑で高価で信頼性が乏しくな
る。〔本発明の概要〕 本発明の目的は低グリッド電圧によって高電圧における
高電流を制御することができるグリッド制御電子管を提
供することである。

他の目的は安価に製造することのできる大形の電子管を
提供することである。

更に他の目的は小電極間隔を精密に制御することのでき
る大形の電子管を提供することである。

更に他の目的は容易に修理することのできる電子管を提
供することである。更に他の目的は最小の電子流を遮断
する、がん丈なしやへし、グリッド部材を有する４極管
を提供することである。

これらの目的は本発明にて新規なモジュラー構造物によ
って達成される。

この構造物においては電子線モジュールを形成するため
カソード部材とそれに連結した制御グリッド部材が共通
の支持部村に取付けられている。その簡単なモジュール
は大量生産方式によって精密に安価に製造され得る。次
にこの電子源モジュールの幾つかを一体に取付けて長い
カソード・グリッド構造物を形成するような配列にされ
る。このカソード・グリツド構造物は個々のモジュール
の電極間隔の精度を維持し、共通のアノ−ドーこ電子流
を供給する。そのモジュール構造物の使用に十分に適す
るものはカソードとグリッドの新規な配列であり、この
中でカソードは普通のワイヤのような直円柱であり、グ
リツドは円柱形をしている。そのグリツドの円柱の少な
くとも一部はカソードの少なくとも一部から一定間鮫は
なれている。グリッドワィャの巻き線はアノードを向い
ている側とは反対側の点で共通支持体に連結されている
。他の実施態様においては、カソードは平坦なあるいは
凹面形の放出面を有し、グリッドは対応する形状を有し
ている。

４極管実施態様はグリツド部材の側部にグリッドまたは
カソード電位で動作する集東棒を有する。

これらの集東棒は各モジュールからの電子を平らなビー
ムに偏向させる。集東榛とアノードの間の大きなしやへ
し、グリッド棒は従って非常にわずかの電子のみを遮断
するにすぎない。従来技術においては、４極間のしやへ
し、グリッドによる電子の遮断はグリツドを細いワイヤ
で作りそれらを制御グリッド・ワイヤで配列させること
によって最小とされた。

２本のグリツドが異なる電位で動作させられるとき、そ
れらはカソードから生ずる電子を集束させてこれらの大
部分をアノード‘こ到達せしめる電子レンズを形成する
。

細いワイヤのしやへし、グリツド‘ままたアノードと制
御グリッドの間を有効に静寵しやへし、し、アノード電
流を比較的アノード電位に対して独立させる。これは３
極管よりすぐれた４極間の利点の１つである。本発明に
おいては集東としやへし、の機構及びアノード電流の制
御は実質的に互いに独立している。

カソードからの電子は主として集東電極によってビーム
に集東させられる。ビーム電流の振幅はグリッド電位に
よって制御されるが、集東はグリッド電位にほとんど無
関係である。

しやへし、電極の静露しやへし、効果は密な間隔の細い
ワイヤを使用することなく得られる。それの代わりに、
比較的大きな断面の綾が配列されてそれらの間のすきま
がアノード‘こ向かう電子流の方向測定したそれら棒の
厚さより大きくないようにされる。〔実施例の説明〕 第１及び２図はＶＨＦで大電力で動作するように作られ
た最も精巧な従来のグリッド制御電子管の１つを示すも
のである。

平らなりボソフィラメントの形をしていて円筒状に配列
された熱陰極（カソード）１０はほぼ円柱状の銅製支持
部材１２内のスロット１１内に配置されている。カソー
ド１０はその自由端で張力バネ１３によって支持されて
いる。細いワイヤより成る制御グリッド１４が支持部材
１２の周囲に巻かれてカソード１０から離間しながらス
ロット１１の開放端をまたいでいる。制御グリッド１４
から離間しているのは太いしやへし・グリッド樺１５で
あり、これらはスロット１１の間の支持部材１２上の張
出部１６に対向するように配置されている。周囲のアノ
ード１７はカソード１０から引出された電子流１８を集
める。この従来の電子管では各カソード位置を別々に設
定することが可能である、細いワイヤより成る狭い間隔
の制御グリッド１４のため高い増幅定数が得られた。

この電子管はしかしながら製造費用が高かった。なぜな
らグリッド構造が大きくて複雑であり、しかも支持部村
に多数のフィラメント（カソード）１０を取付けて一時
に調整しなければならなかった。制御グリツド１４は本
質的には直線状の断面をしているためそれは動作中に過
熱されると曲がってしまう。フィラメント（カソード）
１０のいずれか１つが破損しても電子管全体の動作が不
能になってしまうことはたびたび生ずる。もしそれに伴
ってグリッドの一部がこわれてしまうと電子管全体が修
理不可能になってしまつｏ第３，４及び５図は本発明に
従って改良された電子管の構造の一部を示すものである
。

図示の実施例は直流高電圧高電流用のスイッチに適する
、あるいは大電力高周波増幅管に適する３極管である。
もちろん、この本発明に従う電子管は電子ビームで励起
されるガス・レーザなどのような他の形式の電子管にも
用途がある。ガス・レーザは、ＩＴｍｒ又はそれ以下の
ような低圧でガスを含む電子管である。高速電子ビーム
が、ガス内に放射されて励起状態でイオン及びガス原子
を形成する。レィジングは、原子が通した波長の光によ
って衝突されてこの波長のコヒーレント光を放射すると
きにある。グリツドが、いまいま熱電子放出カソードの
前に位置づけられて、断続的に励続的に励起電子流をパ
ルス状にする。第３，４及び５図に示されている３極管
においては、複数のグリッド・カソード電子源モジュ−
ル２川ま水冷されるほぼ円筒状の銅製の柱のような共通
支持体２１に例えばボルト締めによって取付けられる。

電子源モジュール２０の配列から放出される電子は共通
のアノード２２に引付けられる。このアノードは電子管
の真空外囲の一部を形成する銅製のおおいであり得る。
あるいは電極を逆にしてアノードをほぼ円筒状のカソー
ド・グリッド配列モジュールの内側に配置してもよい。
またある場合には平面配列を用いることもできる。電子
線モジュ−ル２０は銅から成る大きな支持部村２３を有
しており、この支持部材には細いワイヤ製のグリッド２
４が取付けられている。このグリッドは卵形の断面をし
ている、全体として細長い円柱形をしている。グリツド
２４はタングステンのような細いワイヤを螺旋状に巻い
たものである。各螺旋の後背部２５は例えばろう付け電
気的接触をもたらすによって支持部材２３に固定されて
いる。アノード２２を向いているグリツド２４の正面部
２６は半円形の断面をしている。それと同Ｄ円状である
のはトリア入りタングステンのような材質より成る細長
い直円柱であるカソード・フィラメント２７である。間
隔が狭いため電子放出はカソード・フィラメント２７の
正面部から行われる。放出電子流は従ってアノ−ドへ容
易に引付けられる。カソード・フイラメント２７はグリ
ツド２４を越えて突出している端部を平らな金属性のリ
ボン２８によって支持されている。

リボン２８はモリブデンのような材質より成り、絶縁楯
込みボルト２９によって支持部村２３に取付けられてい
る。カソード・フイラメント２７とグリツド２４とは、
少なくとも一方が支持部材２３から電気的に絶縁されて
いる。リボン２８はフィラメントを加熱する電流を伝達
する。リボン２８は楯込みボルト２９を介して共通の同
軸状のヒーター電流供給用の導線３０及び３１に接続さ
れている。リボン２８はフィラメント２７を緊張状態に
保つばねの働きをし、かつ熱膨張に順応するためフィラ
メント２７の鞠方向にたわむ。共通支持体２１も同様に
して導線３２に取付けられている。真空外囲を完成し両
電極を絶縁したまま間隔を置いて支持するため導線３１
，３１及び３２並びにアノード２２は通常の同軸状の誘
電体シール（図示せず）に取付けられる。これら導線と
共通支持体２１は水を水路（図示せず）に循環させるこ
とによって冷却させられる。第３，４及び５図の電子管
を製造するにあたって、電子源モジュール２０は製造ラ
インベースで製造され得る。

モジュールは大量生産に適する同一部品であり、様々な
異なった電力レベルの電子管を製造するためには異なっ
た数の同一のモジュールが使用されよう。各モジュール
２０はユニットとして組立てられ、電子管に取付けられ
る前に別々に試験される。最終組立てにて、モジュール
の支持部材２３は共通支持体２１にろう付けされるか、
あるいは修理を容易とするためボルト３３によって別々
に取付けられる。第６図は本発明のわずかに異なる実施
例を示すものである。

アノード２２′にはグリツド２４を部分的に包囲してい
る円柱状の溝４０の配列が形成されている。グリッドと
アノードの間の有効間隔はほぼ同一であるためアノード
２２′上の電流密度と電力損密度がほとんど均一である
。また、間隔が同一であるためグリツドとアノードの間
の電子走行時間が均一となり、非常に高い周波数での動
作が改善される。第７図は４極管における本発明の−実
施例を示すものである。

しやへし、グリツドはカソード・フィラメント２７に平
行な円柱状の棒５０の配列である。放出流の遮断を減少
させるため棒５０‘まカソード・フイラメント２７から
アノード２２への直通路５１からずらされている。また
、各電子源モジュール２０′はグリッド２４の両側に離
間したビーム集東棒５２を有している。この実施例にお
ける棒５２はモジュールの支持部材２３′と一体に形成
される。あるいはそれら棒はカソード電位で動作可能な
別個の電極であってもよい。第８図はビーム集東棒５２
の作用を説明するものである。この第８図は第７図と同
様の４極管の断面における電子の軌動６０をコンピュー
タで計算して作図した二次元曲線である。軌動６０はグ
リッド２４″から放射状に発出されている。分散する軌
動６０はしやへし・グリッドの棒５０の間を通ってァノ
ード２２″にビームが到達するように棒５２″の間を貫
くしやへし、電界とアノードとによって再集東させられ
る。このすぐれた集東の場合、棒５０の直径は大きい方
が高電圧動作に有利である。なぜなら穣５０の表面での
電界強度がそれによって減少して高真空アークの危険が
減少するからである。集東棒５２は、第８図で示される
ように電子をアノ−ド２２までの途中でしやへし、グリ
ッドの棒５０をそれるように方向づけるためにある。

集東棒５２は、正確な電位を有する場合にのみ電子をこ
のように方向づける。この実施例で、集東樺５２は、支
持部材２３′の一部であり、従って、本質的にグリッド
２４の電位にある。グリツド直流電位は、カソードの直
流電流の近くにある。他の実施例において、集東棒５２
は、カソード電位にあってもよい。これまでに述べた実
施例は本発明の特徴を説明するものであって限定的なも
のではない。

他の多くの実施例も当業者に明白であろう。例えば、カ
ソードとグリツドの絹を各支持部村に取付けることがで
きる。電子源モジュールの配列の幾何学的形状を平面状
に、あるいは扇形に、あるいはまた逆円柱状に変更する
こともできる。カソードは半円柱のように直円柱以外の
形であってもよい。本発明の範囲は特許請求の範囲に基
づいて定められるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は別々に取付けられたカソード部材を具臆する従
来の４極管の部分断面平面図、第２図は線２−２に沿っ
て取った第１図の電子管の内側をのぞく断面正面図、第
３図は本発明の３極管実施例の部分断面平面図、第４図
は線４−４に沿って取った第３図の電子管の内側をのぞ
く正面図、第５図は線５一５に沿って取った第３図の電
子管の鞠方向断面図、第６図は他の３極管実施例の部分
断面図、第７図は４極管実施例の部分断面平面図、第８
図は第７図の４極管の電子の軌道を描いた曲線である。 ２０，２１′…・・・電子源モジュール、２１・・・・
．・共通支持体、２２・・・・・・アノード、２３，２
３′・・・・・・支持部材、２４，２４′・・・・・・
グリッド、２７・・・…力ソード・フイラメント、２８
“”“リボン、４０……礎、５０……榛、５２……ビー
ム集東棒、５２″・・・・・・棒。ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．６ ＦＩＧ．７ ＦＩＧ．８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アノード、電子源取付部材及び該部材に取付けられ
   た複数の電子源モジユールから成るグリツド制御電子管
   であつて、前記各モジユールは、 細長い支持部材、 前記支持部材に機械的に取付けられた細長い円柱形態の
   電子放出性カソード、並びに前記支持部材に機械的に取
   付けられた電子を通過させるグリツドから成り、該グリ
   ツドの少なくとも一部が前記カソードと前記アノードと
   の間に位置づけられ前記カソードと前記グリツドのうち
   の少なくとも一方が前記支持部材から電気的に絶縁され
   、前記電子源モジユールは前記円柱形態のカソードを該
   カソードに垂直な方向で難問して平行に取付けている、
   ところのグリツド制御電子管。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電子管において、更に
   、前記円柱形態のカソードの両端近くにカソード支持体
   を含むところの電子管。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の電子管において、前記
   支持体が前記カソードを加熱するための電流を伝達する
   のに適し、前記支持体の少なくとも１個が前記円柱形態
   のカソードの軸線の方向に変形可能であるところの電子
   管。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の電子管において、前記
   支持体の前記１個が前記カソードを緊張状態に保つため
   のばねを含むところの電子管。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の電子管において、前記
   グリツドが細いワイヤの配列から成るところの電子管。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の電子管において、前記
   ワイヤの少なくとも一部が前記カソードの表面の少なく
   とも一部から均一に間隔が置かれているところの電子管
   。７ 特許請求の範囲第５項記載の電子管において、前
   記ワイヤが前記円柱形態のカソードの軸線方向において
   互いに難問し、前記ワイヤの各々が前記支持部材に接合
   されているところの電子管。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の電子管において、前記
   ワイヤが前記円柱形態のカソードを取囲むと共に前記ア
   ノードを向いている前記カソードの面から隔つた点で前
   記支持体に接続されているところの電子管。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の電子管において、前記
   カソードの表面の少なくとも一部が直円柱状であるとこ
   ろの電子管。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の電子管において、前
   記ワイヤの少なくとも一部が前記カソードと同軸状の直
   円柱上にあるところの電子管。 １１ 特許請求の範囲第１項記載の電子管において、更
   に、前記軸線に平行な集束棒を有し、該集束棒は前記カ
   ソードから前記アノードへの直通路のわきで前記グリツ
   ドから間隔が置かれていると共に前記カソード及び前記
   グリツドの近くの電位で動作させられるところの電子管
   。 １２ 特許請求の範囲第１１項記載の電子管において、
   更に、前記集束棒と前記アノードとの間で難問している
   と共に前記軸線に平行であるしやへいグリツド棒を有す
   るところの電子管。