KR100304944B1 - 마그네트론의음극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네트론의 음극에 관한 것으로서, 특히 마그네트론의 발진 안정시간을 단축하고, 제조원가를 절감하기 위한 것으로, 원통으로 된 음극과, 상기 음극의 상단에 고정되는 상엔드 실드와, 상기 음극의 하단에 고정되는 하엔드실드와, 상기 하엔드실드를 관통하고 상기 음극의 중앙을 통하여 상기 상엔드실드에 고정되는 센터리드와, 상기 하엔드실드의 하측에 고정되는 사이드리드를 포함하는 마그네트론에 있어서, 상기 음극에 장공으로 된 다수의 슬롯이 횡방향으로 형성되는 것이다.

Description

마그네트론의 음극{Cathode of magnetron}

본 발명은 마그네트론에 관한 것으로, 특히 음극의 가열방식을 간접 가열방식에서 직접 가열방식으로 전환하기 위한 마그네트론의 음극에 관한 것이다.

일반적으로 마그네트론의 음극을 가열하는 방식은 직접 가열방식과 간접 가열방식으로 대별된다.

먼저, 직접 가열방식은 통상 온도가 1500℃ 이상의 고온에서 동작하는 음극의 경우에 해당되며, 고온을 음극에 인가해 주기 위하여 음극을 직접 가열하는 방식이다.

예로서, 현재 가장 널리 사용중인 토륨이 1∼2% 함유된 토륨-텅스텐 음극의 경우, 동작온도가 약 1650℃이므로 음극을 필라멘트 형태로 제작, 직접 가열하여 사용하게 되는데 이러한 음극은 전원인가 즉시 가열되는 효과가 있어 마그네트론의 발진이 빠른 장점이 있으나 음극을 동작시켜 주기 위해 높은 전력이 소비되어 마그네트론 전체 효율이 저하되는 요인이 되므로 주로 음극의 크기가 작은 마그네트론에 사용된다.

한편, 약 800∼1000℃에서 동작하는 산화물 음극의 경우 비교적 저온에서 전자방사가 가능하므로 음극을 동작시켜 주기 위한 전력이 비교적 적게 소비되며, 음극의 크기가 크고 큰 전류가 필요한 마그네트론에 적당하다.

그러나, 크기가 큰 음극을 필라멘트 형태로 제작하게 되면 음극을 장시간 동작시킬 경우, 필라멘트가 하방향으로 처지는 세깅(sagging)현상이 발생되어 마그네트론의 출력에 악영향을 주게 되므로 필라멘트 형태(직접가열형)로 제작하지 못하는 문제가 있다.

이에 따라, 도 1과 같이 음극(1)을 원통형으로 제작하고, 그 내부에 히터(2)를 내장하여 구성함으로써 상기 히터(2)를 가열하여 그 복사열로 음극(1)이 간접 가열되도록 한 것이다.

그러나, 이러한 음극(1)은 히터(2)의 복사열로부터 음극(1)이 간접 가열되는 구조이므로 전원인가 후 마그네트론이 안정적으로 동작될 때까지의 시간이 너무 길고, 원통형의 음극(1)을 가열하기 위해 추가적으로 열원인 히터(2)가 필요하게 되므로 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 원통형의 음극을 채용한 마그네트론에 있어서, 상기 음극에 다수의 횡장형 슬롯을 형성하고, 외부전원 인가선인 리드선을 상기 음극의 각 단부에 연결하여 외부전원에 의해 음극을 직접 가열함으로써 마그네트론의 발진 안정시간을 단축하고, 부품수를 줄여 제조원가를 절감하기 위한 마그네트론의 음극을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 마그네트론의 음극 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 마그네트론의 음극 구성도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101; 음극 102; 상엔드 실드

103; 하엔드실드 104; 센터리드

105; 사이드리드 106; 슬롯

107; 스트립 108; 다리

이하, 본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 음극은 그 크기가 크고, 대전류가 필요한 마그네트론에 사용하기 적당한 음극으로서, 음극을 니켈과 같은 임의의 금속에 산화물처리하여 구성하거나 바륨을 첨가하여 니켈-바륨 재질로 구성한 것이다.

이와 같은 음극은 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형의 음극(101) 상단은 상엔드 실드(102)에 고정되고, 음극(101)의 하단은 하엔드실드(103)에 고정된다. 그리고, 음극(101)에 외부전원을 인가하는 센터리드(104)가 하엔드실드(103)를 관통하고 음극(101)의 내부를 통하여 상엔드실드(102)에 연결된다. 상기 센터리드(104)와 함께 음극(101)에 외부전원을 인가하는 사이드리드(105)가 하엔드실드(103)의 하측에 고정되어 있다.

또한, 상기 음극(101)에는 장공인 다수의 슬롯(106)이 수평방향 즉, 횡방향으로 복수의 열로 형성되어 있다.

그리고, 상기 다수의 슬롯(106)이 복수열로 형성되는 음극(101)에서 다수의 슬롯(106)이 형성된 상부와 하부 사이에는 다수의 스트립(107)이 형성되어, 음극(101)의 전원인가시 가열선 역할을 하고, 다수의 슬롯(106)의 양측 사이에는 다수의 다리(108)가 형성되어, 여러개의 병렬 회로 역할을 하게 된다.

즉, 다수의 슬롯(106)이 횡방향으로 복수열로 형성된 음극(101)은 센터리드(104)를 통하여 인가되는 전류가 음극(101)의 상단에 고정되는 상엔드실드(102)를 통하여 음극(101)의 상단에서 하단까지 전달되어, 하엔드실드(103)를 통하여 사이드리드(105)로 전달되도록 된다. 상기 음극(101)에서의 전류는 다수의 스트립(107)과 다수의 다리(108)를 통하여 음극(101)의 전체로 전달되는 것이다.

이하에서는 본 발명에 의한 작용을 설명한다.

먼저, 음극(101)의 센터리드(104) 및 사이드리드(105)를 통해 전원이 인가되면 각 스트립(107)들은 음극(101)을 직접 가열하는 가열선 역할을 하고, 다수의 다리(108)들은 음극(101)에 여러 개의 병렬회로를 만들어 주는 역할을 하게 된다.

이에 따라, 상기 음극(101)이 외부전원에 의해 직접 가열되어 전자를 방사할 수 있는 것이다.

이때, 상기 스트립(107) 및 다리(108)는 가늘수록, 또한 다리(108)의 개수가 적을수록 음극(101)의 전기적 저항이 커지게 되므로 작은 전력을 가지고도 음극(101)을 원활히 가열할 수 있는 장점이 있지만 기구적인 강도의 문제가 있으므로 음극(101)의 재질을 고려하여 장시간 동작하더라도 기구적인 변형이 최소화되는 범위내에서 스트립(107) 및 다리(108)를 설계해야만 한다.

실제로 직경 20mm, 두께 0.2mm인 니켈에 산화물을 도포한 원통형의 음극(101)에 다수의 슬롯(106)을 형성하여 스트립(107)의 폭을 약 1mm, 스트립(107) 간격을 약 1mm, 다리(108)의 폭을 약 2mm, 다리(108)의 개수를 3개로 구성하여 실험해본 결과 약 2V, 13A의 전원으로 상기 음극(101)을 안정적으로 동작시킬 수 있었으며, 2000시간 이상 수명이 유지됨을 확인하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 표면적이 큰 원통형의 음극을 직접 가열함으로써 마그네트론에 전원인가 시부터 발진할 때까지 걸리는 시간이 수초 이내로 줄게 되며, 음극 가열용 히터를 제거할 수 있으므로 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 원통으로 된 음극과, 상기 음극의 상단에 고정되는 상엔드 실드와, 상기 음극의 하단에 고정되는 하엔드실드와, 상기 하엔드실드를 관통하고 상기 음극의 중앙을 통하여 상기 상엔드실드에 고정되는 센터리드와, 상기 하엔드 실드의 하측에 고정되는 사이드 리드를 포함하는 마그네트론에 있어서,

   상기 음극에는 장공인 다수의 슬롯이 횡방향으로 복수의 열로 형성되고, 상기 슬롯의 가장자리인 다수의 스트립이 형성되며, 상기 다수의 스트립을 연결하여 여러개의 병렬회로를 만드는 역할을 하는 다수의 다리가 형성되고, 상기 스트립은 음극에 전원인가시 가열선의 역할을 하도록 된 것을 특징으로 하는 마그네트론의 음극.