KR0120621Y1 - 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전자파를 발생하는 진공관의 캐소드에 관한 것으로, 특히 상기 캐소드가 단시간내에 효과적으로 열전자를 방출할 수 있도록 한 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조에 관한 것으로써, 캐스드에 있어서, 외부로부터 인가되는 전압을 받아서 열을 발생하는 세라믹히터(10)와, 상기 세라믹히터(10)에서 발생된 열에 의해 고온상태에서 열전자를 방출하는 에미터(20)로 이루어진 것을 특징으로 하며, 세라믹히터를 에미터에 완전밀착시켜 상기 에미터가 열손실없이 순간적은 고온으로 상승함으로써 열전자를 방출하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있으면서도 진공관의 발진개시시간을 단축하여 에너지손실을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

Description

세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조

제1도는 종래에 의한 캐소드의 개략적인 단면도,

제2도는 본 고안의 일실시예에 의한 캐소드의 개략적인 단면도,

제3도는 제2도의 A부분의 개략적인 확대사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:세라믹히터11:세라믹판

13:탄소층20:에미터

21:열전자방출표면31:히터

32:절연체35,37:전극

본 고안은 전자파를 발생하는 진공관의 캐소드에 관한 것으로, 특히 상기 캐소드가 단시간내에 효과적으로 열전자를 방출할 수 있도록 한 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조에 관한 것이다.

일반적으로, 진공관은 외부에서 인가되는 전압에 따라 전자를 방출하는 음극(cathode;이하, 캐소드라 한다)과, 상기 캐소드에서 방출되는 전자를 모아 외부회로에 전류를 흐르게 하는 양극(plate;이하, 애노드라 한다)과, 상기 캐소드에 인가되는 전압에 따라 전자를 제어하고 가속하며 흡수하는 그리드(grid)가 10mmHg정도의 진공으로 된 관내에 봉입되어 전자파를 발생하는 것이다.

상기와 같이 형성되어 전자파를 발생하는 진공관에 있어서, 상기 진공관의 구성소자인 캐소드가 동작하기 위해서는 1000℃이상의 고온을 유지해야 한다.

이에, 캐소드가 동작할 수 있는 1000℃이상의 고온을 유지하기 위해 종래의 캐소드는 외부로부터의 전압을 두 개의 전극(35,37)을 통해 인가받아 열을 발생하는 히터(31)와, 상기 히터(31)에서 발생된 열에 의해 고온상태에서 열전자를 방출하는 에미터(20)와, 상기 에미터(20)와 히터(31)를 전기적으로 절연시키는 절연체(32)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 캐소드는 외부로부터 두 개의 전극(35,37)을 통해 전압이 인가되면, 상기 히터(31)에 전류가 흐르면서 열이 발생되고, 그 발생된 열이 상기 히터(31)의 주변으로 방사된다.

이때, 상기 히터(31)의 주변은 진공으로 되어 있고 일부는 절연체(32)와 접하고 있기 때문에 대부분의 방사열은 에미터(20)로 전달되어 상기 에미터(20)는 온도가 상승하기 시작한다.

상기 에미터(20)의 온도가 상승하여 1000℃이상의 고온을 유지하게 되며, 상기 에미터(20)의 표면인 열전자방출표면(21)으로부터 열전자가 방출된다.

그런데, 이와같이 종래의 캐소드는 상기 히터(31)를 텅스텐와이어히터를 사용함으로써 히터(31)의 취부공간이 커질뿐만 아니라, 상기 히터(31)로부터 방사되는 방사열의 대부분이 에미터(20)로 전달되지 못하고 불필요한 부분으로 방사되어 에너지가 손실된다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 히터(31)와 에미터(20)사이를 절연시키기위해 절연체(32)를 그 사이에 끼워야하므로 이로인한 취부구조가 복잡해질뿐만 아니라, 제조비가 상승한다는 문제점이 있었다.

또, 상기 히터(31)와 에미터(20)는 절연체(32)로 인하여 완전히 밀착되지 못하고 그 사이의 거리가 크기 때문에 상기 히터(31)가 동작하는 순간부터 에미터(20)가 고온으로 가열되어 열전자를 방출하는데 소요되는 시간이 길다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기위해 이루어진 것으로써, 본 고안의 목적은 세라믹히터를 에미터에 완전밀착시켜 상기 에미터가 열손실없이 순간적으로 고온으로 상승함으로써 열전자를 방출하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있을뿐만 아니라, 이로인해 전자파를 발생하는 진공관의 발진개시시간을 단축하여 에너지손실을 방지할 수 있는 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조는 캐소드에 있어서, 외부로부터 인가되는 전압을 받아서 열을 발생하는 세라믹히터와, 상기 세라믹히터에서 발생된 열에의해 고온상태에서 열전자를 방출하는 에미터로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안의 일실시예에 의한 캐소드의 개략적인 단면도이고, 제3도는 제2도의 A부분의 개략적인 확대사시도로써, 제1도에 도시된 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 병기한다.

제2도내지 제3도에 있어서, 참조부호 35,37은 외부 즉, 도시되지않은 전원단자로부터 인가되는 전압을 캐소드에 공급하도록 전기적으로 접속되어 있는 전극이고, 세라믹히터(10)는 상기 전극(35,37)을 통해 외부로부터 인가되는 전압을 받아서 열을 발생하는 것으로써, 이 세라믹히터(10)는 열의 이동이 용이하게 이루어지지 않도록 열적으로 부도체인 세라믹판(11)과, 외부로부터 인가되는 전압을 전극(35,37)을 통해 받아서 순간적으로 많은 열(고온)을 발생하도록 상기 세라믹판(11)의 상단부에 수십㎛~수㎜의 두께로 코딩 또는 증착되어 있는 탄소층(13)으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 세라믹히터(31)의 상단에는 상기 탄소층(13)에서 발생된 열을 용이하게 전달하여 1~2초사이에 1000℃이상의 고온을 유지함으로써 열전자를 발생하도록 상기 탄소층(13)에 완전밀착되어 있는 열적으로 양도체인 에미터(20)로 구성되어 있다.

상기 에미터(20)의 표면은 상기 에미터(20)에서 발생되는 열전자가 진공중에 용이하게 방출되도록 열전자방출표면(21)으로 처리되어 있다.

또한, 참조부호 23은 상기 세라믹히터(31) 및 에미터(20)로 구성된 캐소드에 도시되지 않은 애노드를 접속하기위한 애노드접속홀더이고, 상기 애노드접속홀더(23)의 하단에는 상기 캐소드가 애노드와 일정간격을 두고 평형을 유지하도록 평형홀더(25)가 장착되어 있다.

또, 상기 평형홀더(25)의 상·하부에는 상기 애노드와 캐소드를 절연시키도록 세라믹제의 절연부(27)가 장착되어 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조의 작용효과를 설명한다.

먼저, 도시되지 않은 전원단자로부터 전극(35,37)을 통해 탄소층(13)에 전압이 인가되면, 상기 탄소층(13)에 전류가 흐르면서 순간적으로 많은 열이 발생한다.

상기 탄소층(13)으로부터 발생된 열은 탄소층(13)과 접하여 장착되어 있는 세라믹판(11)과 에미터(20)쪽으로 이동하기 시작한다.

이때, 상기 세라믹판(11)은 열적으로 부도체이므로 상기 탄소층(13)으로부터 발생된 열의 이동이 용이하게 이루어지지 않게 되지만, 상기 에미터(20)는 열적으로 양도체이므로 상기 탄소층(13)으로부터 발생된 열이 용이하게 전달된다.

한편, 상기 탄소층(13)과 에미터(20)사이에는 공간이 없이 완전밀착되어 있기 때문에 에미터(20)는 탄소층(13)으로부터 발생되어 에미터(20)쪽으로 전달된 열에 의해 1~2초사이에 1000℃이상의 높은 온도에 도달된다.

즉, 상기 탄소층(13)과 에미터(20)의 완전밀착으로 상기 에미터(20)의 온도상승시간이 현저히 단축되는 것이다.

이와같이, 상기 에미터(20)의 온도가 1000℃이상의 높은 온도에 도달하여 고온을 유지하게 되면, 상기 에미터(20)에서 열전자가 발생되면서 그 열전자는 상기 에미터(20)의 표면인 열전자방출표면(21)을 통해 진공중에 방출되기 시작한다.

따라서, 상기 에미터(20)의 온도상승시간단축으로 열전자방출표면(21)을 통한 열전자의 방출시간이 단축되어 전자파를 발생하는 진공관의 발진개시시간이 단축되게 된다.

한편, 본 고안의 일실시예에서는 상기 세라믹판(11)의 상단에 탄소층(13)을 코팅 또는 증착하여 세라믹히터(31)를 구성한 것을 예로들어 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 않고 상기 세라믹판의 상단에 탄소층이외의 어떤 저항체를 사용하여 세라믹히터를 구성하여도 본 고안의 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 고안의 일실시예에서는 상기 세라믹히터의 상단에 밀착되어 있는 에미터에서 열전자를 방출하는 것을 예로들어 설명하였으나, 본고안은 상기 세라믹판의 상단에 코팅 또는 증착되는 탄소층의 두께를 조절함으로써 별도의 에미터를 장착시키지 않고도 상기 탄소층에서 직접 열전자를 방출할 수 있다.

상기의 설명에서와 같이 본 고안에 의한 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조에 의하면, 세라믹히터를 에미터로 완전밀착시켜 상기 메미터가 열손실없이 순간적으로 고온으로 상승함으로써 열전자를 방출하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있을뿐만 아니라, 이로인해 전자파를 발생하는 진공관의 발진개시시간을 단축하여 에너지손실을 방지할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (3)

1. 캐소드에 있어서, 외부로부터 인가되는 전압을 받아서 열을 발생하는 세라믹히터(31)와, 상기 세라믹히터(31)에서 발생된 열에 의해 고온상태에서 열전자를 방출하는 에미터(20)로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹히터(31)는 열적으로 부도체인 세라믹판(11)과, 외부로부터 인가되는 전압을 전극(35,37)을 통해 받아서 고온을 발생하도록 상기 세라믹판(11)의 상단부에 증착되어 있는 탄소층(13)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 에미터(20)는 상기 세라믹히터(31)에서 발생된 열에 의한 온도상승시간을 단축하도록 상기 탄소층(13)에 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹히터를 이용한 캐소드의 열전자방출구조.