KR20070033323A - 냉음극 전자원 및 이를 이용한 전자관 - Google Patents

Abstract

　 본 발명의 일 실시 형태와 관련되는 냉음극 전자원(2)은, 단면(9)과, 단면(9) 상에 형성된 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층(10)을 갖는 중심 도체(3)와, 중심 도체(3)를 단면(9)에 대하여 수직인 방향으로 삽입 가능한 중공부(12)와, 중공부(12)를 향해 관통하는 개구부(14)를 갖는 외부 도체(4)를 구비하고, 중심 도체(3)는, 외부 도체(4)에 끼워 넣어져 있으며, 외부 도체(4)에 끼워 넣어지는 방향에 있어서 맞닿도록 함으로써, 외부 도체(4)에 대하여 단면(9)에 수직인 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 개구부(14)로부터 전자 방출층(10)의 표면이 노출된다.

냉음극 전자원, X선관, 단면, 중심 도체, 외부 도체, 전자 방출층

Description

냉음극 전자원 및 이를 이용한 전자관{Cold cathode electron source, and electron tube using the same}

본 발명은 냉음극 전자원 및 이를 이용한 전자관에 관한 것이다.

종래의 전자관(電子管) 등에 있어서 전자 방출원(電子 放出源)으로 사용되고 있는 열음극(熱陰極) 대신에 저소비 전력의 소형 전자 방출원으로서 냉음극(冷陰極)이 이용되고 있다. 이러한 분야의 기술로서, 특개 2001－250496호 일본공개특허공보 및 특개 2003－100243호 일본공개특허공보에 기재된 장치가 있다. 예를 들면, 전자(前者), 즉, 특개 2001－250496호 일본공개특허공보에 기재된 X선(X-rays) 발생 장치에서는, 카본 나노 튜브(carbon nano tube)로 형성된 전자 방출층을 전면(前面)에 갖는 냉음극이 애자(碍子)를 통해 장치 내에 지지되어 있다. 또, 냉음극의 주위에는 냉음극으로부터 방출된 전자를 타깃(target)에 입사시키기 위한 웨네르트(wehnelt) 전극 및 전자 방출량을 조정하기 위한 인출(引出) 전극이 고정되어 있다. 이 X선 발생 장치의 냉음극과 타깃 사이에 전압을 인가함으로써, 냉음극으로부터 타깃을 향해 전자가 방출된다.

<발명의 개시>

상기 X선 발생 장치 내에 배치된 냉음극은, 음극 베이스 상에 카본 나노 튜 브제의 전자 방출층이 형성되어 이루어진 것이다. 이러한 냉음극을 X선관 등의 전자관 내에 배치하는 경우, 냉음극으로부터의 전자 방출량은, 각 전극 등으로의 인가 전압 이외에, 냉음극과 각 전극의 전자 방출 방향에 있어서의 거리에도 의존한다. 따라서, 균일한 전자 방출량을 얻기 위해서는, 냉음극을 웨네르트 전극 및 인출 전극 등의 각 전극에 대하여 미리 결정된 위치에 배치할 필요가 있다. 그러나, 상술한 종래의 냉음극을, 전자관 등의 내부에 있어서 각각의 전극에 대하여 정확하게 위치를 결정하는 것은 지지용 부재의 공차 등의 문제로 인하여 곤란하였다.

<발명이 해결하고자 하는 과제>

여기서, 본 발명은, 전자 방출량이 조정된 동일 특성의 전자원의 안정된 제작을 용이하게 실현하는 냉음극 전자원 및 이를 이용한 전자관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명의 냉음극 전자원은, 단면(端面)과, 단면 상에 형성된 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층을 갖는 제1 도전 부재와, 제1 도전 부재를 단면에 대하여 실질적으로 수직인 제1 방향으로 삽입 가능한 중공부와, 중공부를 향해 관통된 개구부를 갖는 제2 도전 부재를 구비하고, 제1 도전 부재는, 제2 도전 부재에 끼워 넣어져 있으며, 제2 도전 부재에 제1 방향에 있어서 맞닿도록 함으로써, 제2 도전 부재에 대하여 제1 방향으로의 위치가 결정됨과 아울러, 개구부로부터 전자 방출층의 표면이 노출되는 것을 특징으로 한다. 또한, 제1 도전 부재는, 제2 도전 부재의 중공부에 끼워 넣어져 있어도 좋다.

즉, 제2 도전 부재는, 개구단(開口端)과, 이 개구단의 개구(開口)로 이어지는 공간을 구획하는 내벽을 갖는 부재이다. 이 공간에는, 적어도 단면 및 전자 방출층이 수용된다. 제1 도전 부재는, 전자 방출층이 개구에 대향하도록, 제2 도전 부재의 상기 공간에 끼워 넣어지고, 한편, 제2 도전 부재에 제1 방향에 있어서 맞닿는다.

이러한 냉음극 전자원에서는, 단면 상에 전자 방출층이 형성된 제1 도전 부재가 제2 도전 부재에 끼워 넣어지고, 제1 도전 부재가 단면에 대하여 수직인 제1 방향에 있어서 제2 도전 부재에 맞닿는 상태로 위치가 결정되어 있다. 이에 의해, 제1 도전 부재 및 제2 도전 부재를 소망하는 위치 관계로 되도록 형성함으로써, 단면에 수직인 제1 방향에 있어서의 제2 도전 부재에 대한 제1 도전 부재의 위치 결정이 용이하게 되고, 동일 구조의 전자원 간의 제1 도전 부재와 제2 도전 부재와의 위치 관계의 격차에 기인하는, 전자 방출층 주변의 전기장 분포의 격차가 저감 된다. 그 결과, 소망하는 전자 방출량을 갖는 동일 특성의 냉음극 전자원을 안정되게 얻을 수 있다. 또, 제2 도전 부재에는, 제1 도전 부재가 맞닿는 상태에 있어서, 전자 방출층을 노출시키기 위한 개구부가 형성되어 있으므로, 전자 방출층에 있어서의 전자 방출 범위가 용이하게 설정된다.

또, 제1 도전 부재는, 그 측면이 제2 도전 부재의 내벽에 접함으로써, 제2 도전 부재에 대하여 단면에 실질적으로 평행한 방향으로 또한 위치가 결정되는 것도 바람직하다. 이 경우, 단면에 평행한 제2 방향에 있어서의 제1 도전 부재의 제2 도전 부재에 대한 위치 결정도 아울러 행해지므로, 동일 구조의 전자원 간의 제1 도전 부재와 제2 도전 부재와의 위치 관계의 격차에 기인하는, 전자 방출층 주변의 전기장 분포의 격차가 한층 더 저감된다. 따라서, 소망하는 전자 방출량을 갖는 동일 특성의 냉음극 전자원을 안정되게 얻을 수 있다.

또, 제1 도전 부재는 그 외표면의 적어도 일부를 구성하는 절연부를 가지고 있고, 절연부가 제2 도전 부재에 대하여 제1 방향으로 맞닿는 것도 바람직하다. 이 경우, 제1 도전 부재가 제2 도전 부재에 대하여 단면에 수직인 제1 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 제1 도전 부재와 제2 도전 부재가 별도의 전위가 되도록 전압을 공급할 수가 있으므로, 전자 방출층으로부터의 전자 방출량을 보다 세세하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한, 여기서 말하는 제1 도전 부재의 「외표면」이란, 전자 방출층 형성면 이외의 모든 외표면이다.

이에 더해, 제1 도전 부재의 절연부는, 이 제1 도전 부재의 측면의 적어도 일부를 구성하고 있으며, 제2 도전 부재의 내벽에 접하고 있는 것도 바람직하다. 이 경우, 제1 도전 부재가 제2 도전 부재에 대하여 단면에 평행한 제2 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 제1 도전 부재와 제2 도전 부재가 별도의 전위가 되도록 전압을 공급할 수가 있으므로, 전자 방출층으로부터의 전자 방출량을 보다 세세하게 제어하는 것이 가능하게 된다.

또, 제2 도전 부재는, 그 내벽의 적어도 일부를 구성하는 절연부를 가지고 있고, 제1 도전 부재는, 제1 방향에 있어서 제2 도전 부재의 절연부에 맞닿는 것도 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 제1 도전 부재가 제2 도전 부재에 대하여 단면에 수직인 제1 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 제1 도전 부재와 제2 도전 부 재가 별도의 전위가 되도록 전압을 공급할 수가 있으므로, 전자 방출층으로부터의 전자 방출량을 보다 세세하게 제어하는 것이 가능하게 된다.

이에 더해, 제1 도전 부재의 측면은, 제2 도전 부재의 절연부에 접하고 있는 것도 바람직하다. 이 경우, 제1 도전 부재가 제2 도전 부재에 대하여 단면에 평행한 제2 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 제1 도전 부재와 제2 도전 부재가 별도의 전위가 되도록 전압을 공급할 수가 있으므로, 전자 방출층으로부터의 전자 방출량을 보다 세세하게 제어하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 냉음극 전자원은, 단면과, 단면 상에 형성된 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층과, 측면에 형성된 제1 나사부를 갖는 제1 도전 부재와, 제1 도전 부재를 단면에 대하여 실질적으로 수직인 제1 방향으로 삽입 가능한 중공부와, 중공부를 향해 관통하는 개구부와, 중공부의 벽면 및 개구부의 벽면의 적어도 일측에 형성되고 제1 나사부와 나사 결합 가능한 제2 나사부를 갖는 제2 도전 부재를 구비하며, 제1 도전 부재는, 제1 나사부와 제2 나사부가 나사 결합됨으로써, 제2 도전 부재에 대하여 단면에 실질적으로 평행한 제2 방향으로 위치가 결정되고, 제2 도전 부재에 제1 방향에 있어서 맞닿도록 함으로써, 제2 도전 부재에 대하여 제1 방향으로 위치 결정됨과 아울러, 개구부로부터 전자 방출층의 표면이 노출되는 것을 특징으로 한다.

즉, 제2 도전 부재는, 개구단과, 이 개구단의 개구로 이어지는 공간을 구획하는 내벽을 갖는 부재이다. 또, 제2 도전 부재의 내벽에는, 제2 나사부가 설치되고 있다. 제2 도전 부재에 의해 제공되는 상기 공간에는, 적어도 단면 및 전자 방 출층이 수용된다. 제1 도전 부재는, 전자 방출층이 개구에 대향하도록, 제2 도전 부재에 나사 결합되는 한편, 제2 도전 부재에 제1 방향에 있어서 맞닿는다.

이러한 냉음극 전자원에서는, 단면 상에 전자 방출층이 형성된 제1 도전 부재가 제2 도전 부재의 중공부에 나사 결합되고, 제1 도전 부재가 단면에 대하여 수직인 제1 방향에 있어서 제2 도전 부재에 맞닿는 상태로 위치가 결정되어 있다. 이에 의해, 제1 도전 부재 및 제2 도전 부재를 소망하는 위치 관계가 되도록 형성함으로써, 단면에 수직인 제1 방향에 있어서의 제2 도전 부재에 대한 제1 도전 부재의 위치 결정이 용이하게 되고, 동일 구조의 전자원 간의 제1 도전 부재와 제2 도전 부재와의 위치 관계의 격차에 기인하는, 전자 방출층 주변의 전기장 분포의 격차가 저감된다. 그 결과, 소망하는 전자 방출량을 갖는 동일 특성의 냉음극 전자원을 안정되게 얻을 수 있다. 또, 나사 결합에 의해, 단면에 평행한 제2 방향에 있어서의 제1 도전 부재의 제2 도전 부재에 대한 위치 결정도 함께 행해짐과 아울러, 제1 도전 부재가 제2 도전 부재에 맞닿는 상태에 있어서, 개구부로부터 전자 방출층이 노출되므로, 전자 방출층에 있어서의 전자 방출 범위가 용이하게 설정된다.

또한, 제1 도전 부재는, 그 외표면의 적어도 일부를 구성하는 절연부를 가지고 있고, 제1 나사부는 절연부 상에 형성되어 있고, 절연부가 제2 도전 부재에 대하여 제1 방향으로 맞닿는 것도 바람직하다. 이 경우, 제1 도전 부재가 제2 도전 부재에 대하여 단면에 수직인 제1 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 제1 도전 부재와 제2 도전 부재가 별도의 전위가 되도록 전압을 공급할 수가 있으므로, 전자 방출층으로부터의 전자 방출량을 보다 세세하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 또 한, 여기서 말하는 제1 도전 부재의 「외표면」이란, 전자 방출층 형성면 이외의 모든 외표면이다.

또한, 제2 도전 부재는, 그 내벽의 적어도 일부를 구성하는 절연부를 가지고 있고, 제2 나사부는 절연부 상에 형성되어 있고, 제1 도전 부재는, 제1 방향에 있어서 제2 도전 부재의 절연부에 맞닿는 것도 바람직하다. 이 경우, 제1 도전 부재가 제2 도전 부재에 대하여 단면에 수직인 제1 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 제1 도전 부재와 제2 도전 부재가 별도의 전위가 되도록 전압을 공급할 수가 있으므로, 전자 방출층으로부터의 전자 방출량을 보다 세세하게 제어하는 것이 가능하게 된다.

상술한 본 발명의 냉음극 전자원 중 어느 하나에 있어서는, 제1 도전 부재의 단면의 가장자리가 모따기 되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 제1 도전 부재를 구비하면, 제1 도전 부재의 제2 도전 부재로의 끼워 넣기, 또는 나사 결합이 부드럽게 되어서 제조 공정의 효율화를 도모할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 냉음극 전자원 중 어느 하나에 있어서, 제2 도전 부재의 개구부에는, 개구단으로 향하여 확장되는 경사면이 형성되어 있는 것도 바람직하다. 그러면, 전자 방출층 근방에 있어서 전위가 보다 넓게 스며들어, 전자 방출층으로부터의 전자 방출량이 증가한다.

또한, 상술한 본 발명의 냉음극 전자원 중 어느 하나에 있어서, 전자 방출 재료는 카본 나노 튜브를 함유하는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 냉음극으로부터 방출되는 전자를 안정적인 한편 저소비 전력으로 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 전자관은, 상술한 본 발명의 냉음극 전자원 중의 어느 하나와, 냉음극 전자원을 수용하는 진공 용기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

진공 용기 내에 있어서 상술의 냉음극 전자원을 소정 위치에 배치함으로써, 균일한 전자 방출량을 갖는 전자원을 구비한 동일 특성의 전자관이 안정되게 얻어진다. 그 결과, 타깃 등에 균일한 양의 전자를 입사시키는 것이 가능한 동일 특성의 전자관을 안정되게 제공할 수가 있다.

또, 본 발명의 전자관은, 냉음극 전자원에 대하여 소정 위치에 배치되어 있는 한편, 개구가 형성된 인출 전극을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 냉음극 전자원을 인출 전극에 대한 소정 위치에 배치함으로써, 냉음극 전자원으로부터 방출되는 전자의 양(量) 및 타깃으로의 입사 범위를 보다 정확하게 제어할 수가 있다.

　 도 1은　본 발명에 의한 전자관의 제1 실시 형태인 X선관의 축 방향을 따르는 단면도이다.

　 도 2는　도 1의 X선관의 요부 확대 단면도이다.

　 도 3은　도 2의 X선관의 냉음극 전자원 전면에 있어서의 전기장 강도를 나타내는 그래프이다.

　 도 4는　본 발명에 의한 전자관의 제2 실시 형태인 X선관의 축 방향을 따르는 요부 확대 단면도이다.

도 5는　제1 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 변형예를 나타내는 단면도 이다.

도 6은　제1 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 7은　제2 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 8은　제2 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 9는　본 발명에 의한 전자관의 제3 실시 형태인 X선관의 축 방향을 따르는 단면도이다.

도 10은　도 9의 X선관의 요부 확대 단면도이다.

도 11은　도 10의 X선관의 냉음극 전자원 전면에 있어서의 전기장 강도를 나타내는 그래프이다.

도 12는　본 발명에 의한 전자관의 제4 실시 형태인 X선관의 축 방향을 따르는 요부 확대 단면도이다.

도 13은　제3 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 14는　제4 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 15는　제4 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 16은　제4 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명과 관련되는 전자관의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서는 동일 또는 상당(相當)하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략한다. 또, 도면의 치수 비율은 설명하는 내용과 반드시 일치하지는 않는다.

［제1 실시 형태］

도 1은 본 발명에 의한 전자관의 제1 실시 형태인 X선관의 축 방향을 따르는 단면도이고, 도 2는 도 1의 X선관의 요부 확대 단면도이다. 도 1에 나타내는 X선관(1)은 그 내부가 진공으로 유지되어 있다. X선관(1)은, 전자를 방출하는 냉음극 전자원(2)과, 냉음극 전자원(2)으로부터 전자를 인출하는 인출 전극(5)과, 냉음극 전자원(2) 및 인출 전극(5)을 수용하는 진공 용기(6)와, 발생된 X선을 외부로 인출하기 위한 X선 투과창(7)과, 타깃(T)을 구비하여 구성되어 있다. X선 투과창(7)은, 진공 용기(6)의 전자 방출 방향 단부에 형성된 X선 투과창부(7a)와, X선 투과창부(7a)를 외부로부터 덮도록 설치됨으로써 진공을 유지할 수 있는 X선 투과창부재(7b)를 포함하고 있다. 또, 냉음극 전자원(2)으로부터의 전자의 입사에 의해 X선을 발생하는 타깃(T)이 X선 투과창부재(7b)의 내측에 형성되어 있다. 또한, 진공 용기(6)에 있어서의 X선 투과창부(7a)와 반대측의 단면에는 접속 단자(8)가 관통하고 있다. 이 접속 단자(8)는 냉음극 전자원(2)의 각 부재와 인출 전극(5)에 전압을 공급하기 위한 것이다. 이하, 설명의 편의상, 도 1 및 도 2에 있어서의 전자의 방출 방향(지면의 우측 방향)을 Z축 방향이라고 하고, ＋Z방향을「전」, －Z방향을「후」라고 한다.

냉음극 전자원(2)은, 원기둥 형상의 금속재료로 이루어진 중심 도체(제1 도전 부재)(3)가 금속재료로 이루어진 원통 형상의 외부 도체(제2 도전 부재)(4)에 끼워 넣어져 이루어진 것이고, 중심 도체(3)의 중심축 및 외부 도체(4)의 중심축이 대략 일치하며, Z축과 평행이 되도록 배치되어 있다. 도 2에 나타내듯이, 이 중심 도체(3)는 일측 단부(전방 단부)에 평탄한 단면(9)을 갖는다. 이 단면(9)의 가장자리에는 모따기에 의한 경사면(11)이 형성되어 있다. 또, 단면(9) 상에는 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층(10)이 막(膜)으로서 형성되어 있다. 전자 방출 재료는 고체상태에서 표면에 전기장을 가함으로써 터널 효과로 전자를 방출하는 재료이다. 이러한 전자 방출 재료로서는, 카본 나노 튜브, 다이아몬드 등의 탄소계 재료나, 아몰퍼스(amorphous) 탄소계 막이 표면에 형성된 세라믹계 재료를 들 수 있지만, 저소비 전력으로 화학적 안정성이 높다고 하는 점에서 카본 나노 튜브가 보다 바람직하게 이용된다.

단면(9) 상에 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층(10)을 적층하는 방법으로서는, 특정의 방법에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 단면(9) 상에, 카본 나노 튜브에 유기용매(有機溶媒) 및 바인더(binder)를 더한 현탁액을 도포하여, 유기용매를 소성(燒成)에 의해 제거하는 방법을 들 수가 있다. 또, 단면(9) 상에 화학증착(CVD : Chemical Vapor Deposition)에 의해 카본 나노 튜브, 다이아몬드 등 을 퇴적시키는 방법을 이용하여도 좋다.

이러한 중심 도체(3)의 외측에 설치된 외부 도체(4)는, Z방향으로 관통하는 단면이 원형상인 중공부(12)를 갖는다. 이 중공부(12)의 내경과 중심 도체(3)의 외경을 대략 같아지게 함으로써, 외부 도체(4)는, 중심 도체(3)를 단면(9)에 대하여 수직인 방향(제1 방향)으로 끼워 넣어질 수 있는 형상을 하고 있다. 또, 중공부(12)의 전방측 단부에는, 외부 도체(4)의 중심축에 대하여 대략 수직하게 내측으로 연장되는 링(ring) 형상의 돌기(13)가 설치되고, 단면(9)에 대하여 평행한 방향(제2 방향)으로는 단면이 원형이고, 중공부(12)를 향해 관통하는 개구부(14)가 상기 돌기(13)에 의해 구획되어 있다. 또한, 중공부(12) 및 개구부(14)는, 각각의 중심축이 대략 일치하도록 형성되어 있다. 또, 개구부(14)의 직경은, 중심 도체(3)의 단면(9) 직경 이하로 되어 있다.

이러한 냉음극 전자원(2)의 조립시에 있어서는, 중심 도체(3)가 외부 도체(4)의 중공부(12)에 끼워 넣어져, 이 중심 도체(3)의 전자 방출층(10)의 전면이 외부 도체(4)의 돌기(13)에 맞닿는다. 이에 의해, 중심 도체(3)는, 외부 도체(4)에 대하여 단면(9)에 수직인 방향으로 위치가 결정된다. 또, 동시에, 중심 도체(3)의 측면이 외부 도체(4)의 내벽(內壁) 일부를 구성하는 중공부(12)의 벽면에 접함으로써, 중심 도체(3)가 외부 도체(4)에 대하여 단면(9)에 평행한 방향으로 위치가 결정된다. 또한, 중심 도체(3)가 외부 도체(4)에 접함으로써, 중심 도체(3)와 외부 도체(4)가 서로 전기적으로 도통된다. 또한, 중심 도체(3)의 전자 방출층(10) 표면 중, 개구부(14)로 규정되는 범위가, 개구부(14)로부터 외부로 노출된다. 이 경우, 중심 도체(3)가 돌기(13)에 맞닿음으로써, 전자 방출층(10)이 개구부(14)의 전방 단부로부터 전방으로 돌출되지 않도록 배치된다.

인출 전극(5)은, 외경이 냉음극 전자원(2)과 대략 동일한 원통 형상의 전극이고, 그 중심축이 냉음극 전자원(2)의 중심축과 대략 일치하도록, 냉음극 전자원(2)의 개구부(14) 전방의 소정 위치에 배치되어 있다. 이 위치관계는, 냉음극 전자원(2)으로부터 인출되는 전자의 양을 반영하므로, 소망하는 전자량에 따라 적절하게 설정되어도 좋다. 또, 인출 전극(5)의 후방 단부에는, 중심축 방향에 대하여 대략 수직하게 내측으로 연장되는 링(ring) 형상의 돌기(15)가 형성되고, 이 돌기(15)에 의해 개구부(14)와 대향하는 대략 동일 형상의 개구(20)가 구획되어 있다.

이상에서 설명한 X선관(1)의 작용 및 효과에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.

냉음극 전자원(2)의 중심 도체(3) 및 외부 도체(4)의 전위에 대하여, 인출 전극(5)의 전위 및 타깃(T)의 전위가 높아지도록 각각 전압을 인가하면, 냉음극 전자원(2)과 타깃(T)과의 사이에 공간 전기장이 형성된다. 도 2에는, 이와 같이 하여 형성된 전기장의 등전위선(E)을 나타낸다. 도 2에 나타내듯이, 인출 전극(5)에 의해 중심 도체(3)의 전자 방출층(10)의 전방에 비교적 강한 전기장이 생성됨으로써, 전자 방출층(10)으로부터 전방으로 전자가 방출된다. 방출된 전자는, 인출 전극(5)의 개구(20)를 통과하여, 인출 전극(5)의 X선 투과창(7)측 개구단(5a)에서 형성되는 전자 렌즈(lens)에 의해 중심축 방향으로 집속(集束)되어 효율적으로 타깃(T)에 입사된다. 타깃(T)에서는, 전자의 입사에 의해 X선이 발생하고, 발생한 X선은 X선 투과창(7)으로부터 외부 전방으로 취출(取出)된다.

이러한 X선관(1)에 있어서의 냉음극 전자원(2)으로부터의 전자 방출량은, 인출 전극(5)의 돌기(15)와 전자 방출층(10)의 표면과의 거리와, 냉음극 전자원(2)에 있어서의 돌기(13)의 Z방향의 두께 및 돌기(13)와 전자 방출층(10)의 표면과의 위치 관계에 의해 변화한다. 이와 같이, 인출 전극에 의해 냉음극으로부터 방출되는 전자 방출량을 제어하는 X선원으로서는, 예를 들면, 특개 2001－250496호 일본공개특허공보에 기재된 것이 있다. 이 X선원에 있어서는, 음극, 인출 전극 및 방출된 전자를 타깃에 집속시키기 위한 웨네르트 전극이 별도로 배치되어 있다. 그러므로, 소망하는 전자 방출량을 얻기 위해서는 음극, 인출 전극 및 웨네르트 전극을 각각의 위치에 오차가 생기지 않도록 배치할 필요가 있다.

이에 대하여, 냉음극 전자원(2)에서는, 단면(9) 상에 전자 방출층(10)이 형성된 중심 도체(3)가 외부 도체(4)의 중공부(12)에 끼워 넣어져 중심 도체(3)가 단면(9)에 대하여 수직인 방향에 있어서 외부 도체(4)에 맞닿는 상태로 위치가 결정되어 있다. 이에 의해, 중심 도체(3) 및 외부 도체(4)를 소망하는 위치 관계가 되도록 형성함으로써, 단면(9)에 수직인 방향에 있어서의 중심 도체(3)의 외부 도체(4)에 대한 위치 결정이 용이하게 행해져 동일 구조의 냉음극 전자원(2) 간의 중심 도체(3)와 외부 도체(4)와의 위치 관계의 격차에 기인하는, 전자 방출층(10) 주변의 전기장 분포의 격차가 저감된다. 그 결과, 소망하는 전자 방출량을 갖는 동일 특성의 냉음극 전자원(2)의 안정된 제작을 실현할 수가 있음과 아울러, X선관(1)의 전자원으로서 냉음극 전자원(2)을 인출 전극에 대하여 소정 위치에 배치함으로써, 소망하는 전자 방출량에 기초한 X선량을 갖는 X선관(1)을 얻을 수 있다. 또, 외부 도체(4)에는, 중심 도체(3)가 맞닿는 상태에 있어서, 전자 방출층(10)을 노출시키기 위한 개구부(14)가 형성되어 있으므로, 전자 방출층(10)에 있어서의 전자 방출 범위가 용이하게 설정된다.

또, 냉음극 전자원(2)에서는, 단면(9)에 평행한 방향에 있어서의 중심 도체(3)의 외부 도체(4)에 대한 위치 결정도 아울러 행해지는 것으로서, 동일 구조의 냉음극 전자원(2) 간의 중심 도체(3)와 외부 도체(4)와의 위치 관계의 격차에 기인하는, 전자 방출층(10) 주변의 전기장 분포의 격차가 한층 더 저감된다. 이에 의해, 소망하는 전자 방출량을 갖는 동일 특성의 냉음극 전자원(2)의 안정된 제작을 실현할 수가 있음과 아울러, X선관(1)의 전자원으로서 냉음극 전자원(2)을 인출 전극에 대하여 소정 위치에 배치함으로써, 소망하는 전자 방출량에 기초한 X선량을 갖는 X선관(1)을 얻을 수 있다.

한편, 이와 같이 중심 도체(3)를 외부 도체(4)에 끼워 넣는 구성에 대하여, 외부 도체와 중심 도체를 일체화하는 구성을 채용할 수도 있지만, 이 경우, 전자 방출층의 막 형성 공정에 있어서, 전자 방출 재료가 외부 도체에 상당하는 부위 등에 부착될 가능성이 있다. 그 결과, 예기치 않은 방향으로의 전자의 방출이나, 다른 전극 등과의 사이에 있어서의 방전 등의 현상이 생길 우려가 있다. 이에 대하여, X선관(1)에서는, 외부 도체(4)와 중심 도체(3)를 별도의 개체로 형성하여 두고, 중심 도체(3)의 단면(9)에 전자 방출층(10)을 형성한 후에, 외부 도체(4)의 중 공부(12)에 집어넣어 결합하는 것이 가능하므로, 전자 방출 재료가 단면(9) 이외의 부위에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 전자 방출층(10)으로부터의 의도하지 않는 전자 방출이나 방전이 방지됨과 아울러, 전자 방출층(10)의 막 형성 공정의 효율화를 도모할 수 있다.

또, 중심 도체(3)에는, 모따기에 의한 경사면(11)이 형성되어 있으므로, 중심 도체(3)를 외부 도체(4)에 대하여 부드럽게 끼워 넣을 수가 있어 전자 방출층(10) 표면에 있어서의 상처의 발생이 방지됨과 아울러 냉음극 전자원(2)의 조립 공정의 효율화를 도모할 수 있다.

또, 냉음극 전자원(2)에 있어서는, 중심 도체(3)와 동일한 전위인 돌기(13)의 존재에 의해, 전자 방출층(10)의 가장자리에 있어서의 전기장 강도와 중심부의 전기장 강도와의 차이가 저감되기 때문에 균일한 전자 방출 분포가 얻어진다.

도 3은 도 2의 X선관의 냉음극 전자원(2) 전면에 있어서의 전기장 강도를 나타내는 그래프이다. 이 경우, 냉음극 전자원(2)의 전자 방출층(10)의 직경은 2.0mm, 외부 도체(4)와 인출 전극(5)과의 거리는 0.25mm이고, 냉음극 전자원(2)의 전위에 대하여 인출 전극(5)의 전위가 ＋2500V 높아지도록 각 전극에 전압을 인가하였다. 또한, 도 3에 있어서, 횡축은 전자 방출층(10) 근방에 있어서의 중심 도체(3)의 중심축으로부터의 거리R[mm］, 종축은 Z방향의 전기장 강도 E［V/μm］를 나타낸다. 도 3에 나타내듯이, 전자 방출층(10) 근방에 있어서의 Z방향의 전기장 강도는, R=0.70［mm］부근까지 거의 일정하게 유지되고 있는 것을 알 수 있다.

　［제2 실시 형태］

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 발명에 의한 전자관의 제2 실시 형태인 X선관의 축 방향을 따르는 요부 확대 단면도이다. 본 실시 형태와 관련된 X선관(1B)은, 중심 도체 및 외부 도체의 형상에 있어서, 또, 중심 도체가 절연부를 갖는 점에 있어서, 제1 실시 형태의 것과 다르다.

즉, 도 4에 나타내듯이, X선관(1B)의 냉음극 전자원(2B)은, 원기둥 형상의 금속재료로 이루어진 도전부(3a)를 갖는 중심 도체(제1 도전 부재)(3B)가, 금속재료로 이루어진 원통 형상의 외부 도체(제2 도전 부재)(4B)로 끼워 넣어져 이루어진 것이다. 이 중심 도체(3B)의 일측 단부(전방 단부)에는, 평탄한 단면(9B)이 형성되어 있고, 단면(9B) 상에는 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층(10B)이 막 형성되어 있다.

중심 도체(3B)의 외측에 설치된 외부 도체(4B)는, Z방향으로 관통하는 단면이 원형상인 중공부(12B)를 가지고, 그 중공부(12B)의 내경은 중심 도체(3B)의 도전부(3a)의 외경보다 크게 되도록 되어 있다. 또, 중공부(12B)의 전방 단부에는, 외부 도체(4B)의 중심축에 대하여 대략 수직하게 내측으로 연장되는 링(ring) 형상의 돌기(13B)가 설치되어 있다. 이 돌기(13B)에는, 전방을 향해 확장되는 경사면(16B)이 형성되어 있다. 또, 단면(9B)에 대하여 평행한 방향에 있어서의 단면이 원형이고, 중공부(12B)를 향하여 관통되는 개구부(14B)가, 상기 돌기(13B) 및 그 일부를 구성하는 경사면(16B)에 의해 구획되어 있다. 이 경우, 중공부(12B) 및 개구부(14B)는 각각의 중심축이 서로 대략 일치한다. 또, 개구부(14B)의 직경은, 중심 도체(3B)의 단면(9B)의 직경 이상이 되도록 되어 있다.

또한, 중심 도체(3B)는, 단면(9B)과 평행하고 링 형상인 절연부(17B)를 가지고 있다. 이 절연부(17B)는, 도전부(3a)에 고정되어 있고, 중심 도체(3B)의 외표면의 일부를 구성하고 있다. 상기 절연부(17B)에 의해, 중심 도체(3B)는, 단면(9B)에 대하여 수직인 방향으로 중공부(12B)에 끼워 넣어질 수 있게 되어 있다. 즉, 상기 절연부(17B)의 외경은, 중공부(12B)의 직경(내경)과 거의 같다. 중심 도체(3B)는, 이 절연부(17B)를 외부 도체(4B)의 내벽의 일부를 구성하는 중공부(12B)의 벽면에 맞닿게 한 상태에서, 중공부(12B)에 끼워 넣어진다. 또, 중심 도체(3B)가 외부 도체(4B)에 완전하게 끼워 넣어지면, 절연부(17B)가 돌기(13B)에 맞닿는다. 이 경우, 절연부(17B)가 돌기(13B)에 맞닿게 됨으로써, 전자 방출층(10B)이, 개구부(14B)의 전방 단부로부터 전방으로 돌출 되지 않도록 배치된다.

이러한 냉음극 전자원(2B)의 조립시에는, 중심 도체(3B)가 외부 도체(4B)의 중공부(12B)에 끼워 넣어져서, 이 중심 도체(3B)의 절연부(17B)가 돌기(13B)에 맞닿는다. 이에 의해, 중심 도체(3B)는, 단면(9B)에 대하여 수직인 방향으로 위치가 결정된다. 또, 이때, 절연부(17B)가 중공부(12B)의 벽면에도 접함으로써, 중심 도체(3B)가 외부 도체(4B)에 대하여 단면(9B)에 평행한 방향으로 위치가 결정된다. 이와 같이, 절연부(17B)가 외부 도체(4B)에 맞닿게 됨으로써, 중심 도체(3B)와 외부 도체(4B)가 서로 전기적으로 절연된다.

이상 설명한 X선관(1B)에 의하면, 외부 도체(4B)가 중심 도체(3B)와 전기적으로 절연되어 있으므로, 외부 도체(4B)의 전위를 중심 도체(3B)와 독립적으로 조정할 수가 있어, 인출 전극(5)에 의한 전자 집속 효과를 일정하게 유지하면서, 전 자 방출층(10B)으로부터의 전자의 인출량을 보다 세세하게 제어할 수가 있다. 즉, 인출 전극(5)의 전위를 변화시킨 경우에는, 타깃(T)과 인출 전극(5)과의 사이 공간의 전기장 분포도 변화하므로, 전자 집속 효과를 일정하게 유지하는 것이 곤란하게 된다. 그러나, 외부 도체(4B)의 전위를 제어하는 것이 가능한 X선관(1B)에서는 그러한 문제가 생기지 않는다.

또, 전자 방출층(10B) 전면의 가장자리의 전위는 중심부의 전위와 비교하여 상승하는 경향에 있지만, 외부 도체(4B)에 중심 도체(3B)보다 낮은 전위를 공급하는 것이 가능하게 되어, 전자 방출층(10B) 전면의 가장자리에 있어서의 전위 상승을 한층 억제할 수가 있으므로, 보다 균일한 전자 방출 분포가 얻어진다.

또한, 외부 도체(4B)의 돌기(13B)에 형성된 경사면(16B)에 의해, 전자 방출층(10B)의 전방의 개방 공간으로 인출 전극(5)의 전위가 스며들기 쉬워지므로, 전자 방출층(10B)으로부터 전방을 향해 넓은 범위에서 균일한 방출 분포로 전자가 방출되기 쉬워져서, 그 결과, 전자 방출량이 증가한다.

또한, 본 발명은 상술한 각 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 냉음극 전자원의 형상으로서는 상술한 형상 이외의 여러 가지 형상을 채용할 수가 있다. 도 5의 (a)~(h), 도 6의 (a)~(b)에는, 제1 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원(2)의 변형예가 나타나있다. 도 5의 (a)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(4)의 돌기(13)에 외측을 향해 넓어지는 경사면(16)이 형성되어 있음과 아울러, 중심 도체(3)의 전자 방출층(10)측 단면의 가장자리에는 모따기에 의한 경사면(11)이 형성되어 있다. 또, 도 5의 (b)~(d)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중 심 도체(3)는, 전자 방출층(10)측 단면을 포함하는 볼록부(18)를 가지고 있고, 볼록부(18)를 중공부(12)에 끼워 넣음으로써 외부 도체(4)에 끼워 넣어지게 된다.

또, 도 5의 (e) 및 (f)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(4)의 개구부(14)로 중심 도체(3)의 볼록부(18)가 끼워 넣어져 있고, 중심 도체(3)의 볼록부(18) 외주면에 수직인 단면(23)이 돌기(13)에 맞닿음으로써, 중심 도체(3)가 축 방향으로의 위치가 결정된다. 또한, 도 5의 (e) 및 (f)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 단면(9)에 평행한 방향에 있어서의 위치 결정은, 중심 도체(3)의 측면이, 외부 도체(4)의 내벽을 구성하는 중공부(12)의 벽면과 개구부(14)의 벽면의 양쪽 모두에 접하도록 하여도 좋고, 중공부(12)의 벽면과 개구부 14의 벽면 중 어느 쪽이든 한쪽에 접하도록 하여도 좋다. 또한, 도 5의 (g) 및 (h)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(4)는, 돌기(13)를 가지고 있지 않고, 중공부(12)의 일단부가 개구부(14)를 겸하고 있다. 또, 중심 도체(3)는, 그 볼록부(18)를 중공부(12)에 끼워 넣음으로써 외부 도체(4)에 끼워 넣어지게 된다.

또, 도 6의 (a)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(4)는, 단면(9)의 반대 측에 설치되어 있고, 전자 방출층이 형성되어 있지 않은 단면(21)으로부터 중심 도체(3)가 끼워 넣어질 수 있는 중공부(12)를 가지고 있고, 중공부(12)의 일단부가 개구부(14)를 겸하고 있다. 이 경우, 중심 도체(3)를 중공부(12)에 끼워 넣기 쉽도록, 외부 도체(4)의 단면(21)과 대면하는 부분에 공기누출용의 관통공을 설치하여도 좋다. 또, 도 6의 (b)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중심 도체(3)에 있어서 외부 도체(4)의 외형과 대략 일치하는 오목부(22)가 형성되어 있어, 중심 도체(3)가 외부 도체(4)의 중공부(12)에 끼워 넣어질 때, 외부 도체(4)가 중심 도체(3)의 오목부에 동시에 끼워 넣어진다. 또한, 도 5의 (a)~(d), 도 6의 (a)~(b)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면 11이 형성되어 있지 않아도 좋다. 또, 도 5의 (e)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(11)이 형성되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 도 5의 (d), 도 6의 (a)~(b)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(16)이 형성되어 있어도 좋다.

도 7의 (a)~(h)에는, 제2 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원(2B)의 변형예가 나타나있다. 도 7의 (a)는, 경사면(16B)을 갖지 않는 냉음극 전자원의 예를 나타내고 있다. 또, 도 7의 (b)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중심 도체(3B)의 단면(9B)에는, 모따기에 의해 경사면(11B)이 형성되고, 외부 도체(4B)의 돌기(13B)의 축 방향 외측에는, 링 형상의 돌기(19B)가 형성되어 있다. 이 돌기(19B)의 내경은 중심 도체(3B)의 단면(9B)의 직경과 대략 같아지고, 돌기(19B)와 전자 방출층(10B)은 접촉하지 않도록 배치되어 있다.

또, 도 7의 (c) 및 (d)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중심 도체(3B)의 도전부(3a)의 전자 방출측 단면에는 볼록부(18B)가 형성되고, 이 볼록부(18B)는, 중공부(12B)에 삽입되어 절연부(17B)를 통해 위치가 결정된다. 또한, 도 7의 (d)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 절연부(17B)가 외부 도체(4B)의 삽입측 단면에 맞닿도록 함으로써, 중심 도체(3B)의 축 방향의 위치가 결정된다.

또한, 도 7의 (e) 및 (f)에 나타내는 냉음극 전자원은, 도 7의 (c)에 나타내는 냉음극 전자원에 대하여, 중심 도체(3B)의 도전부(3a)의 측면 전체 및 볼록 부(18B)의 외주면에 수직인 단면(23B)에, 절연부(17B)가 형성되어 고정되는 구성으로 되어 있다. 또한, 도 7의 (e) 및 (f)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 또한 볼록부(18B)의 외주에 절연부가 형성되어도 좋다. 이 경우, 단면(9B)에 평행한 방향에 있어서의 위치 결정은, 중심 도체(3B)의 도전부(3a)의 측면이, 절연부(17B)를 통해 외부 도체(4B)의 내벽을 구성하는 중공부(12B)의 벽면과 개구부(14B)의 벽면 양쪽 모두에 접하도록 하여도 좋고, 어느 한 쪽에 접하도록 하여도 좋다. 또, 도 7의 (g) 및 (h)에는, 도 6의 (a) 및 (b)에 대응하는 형상의 냉음극 전자원이고, 절연부(17B)를 갖는 냉음극 전자원이 나타나있다. 도 7의 (g)에 나타내는 냉음극 전자원의 경우, 중심 도체(3B)를 중공부(12B)에 끼워 넣기 쉽도록 하기 위해서, 또, 중심 도체(3B)로의 전기적인 접속을 확보하기 위해서, 절연부(17B) 및 외부 도체(4B)의 양자의 단면(21B)에 대면하는 부분에, 관통공을 설치하여도 좋다. 또한, 도 7의 (b), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(11B)이 설치되어 있지 않아도 좋다. 또, 도 7의 (a), (c)~(f)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(11B)이 형성되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 도 7의 (b)~(d), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(16B)이 형성되어 있어도 좋다.

또, 도 8의 (a)~(h)에는, 제2 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원(2B)의 다른 변형예가 나타나있다. 도 8의 (a)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원은, 각각, 도 7의 (a)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에 대응하는 것이고, 절연부(17B)는, 중심 도체(3B)의 도전부(3a)가 아니며, 외부 도체(4B)의 원통 형상의 도전부(4a)의 내벽에 설치되어 있다. 따라서, 절연부(17B)는, 외부 도체(4B)의 내벽의 적어도 일부를 구 성하고 있다. 각각의 냉음극 전자원에 있어서의 중심 도체(3B)는, 끼워 넣어지는 방향에 있어서 절연부(17B)에 맞닿고, 단면(9B)에 평행한 방향에 있어서 절연부(17B)에 접한다.

구체적으로는, 도 8의 (a) 및 (b)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중심 도체(3B)는, 단면(9B)에 대하여 평행한 방향으로 연장되어 있는 스톱퍼부(stopper portion)(24B)를 가지고 있다. 이 스톱퍼부(24B)는, 중심 도체(3B)의 외표면의 일부를 구성하고 있다. 중심 도체(3B)는, 외부 도체(4B)에 끼워 넣어질 때에, 상기 스톱퍼부(24B)가 절연부(17B)에 끼워 넣어지는 방향으로 맞닿도록 함으로써, 외부 도체(4B)에 대하여 소망하는 위치 관계로 설정된다. 그 결과, 중심 도체(3B)는, 단면(9B)에 대하여 수직인 방향으로 위치가 결정된다. 상기 스톱퍼부(24B)는, 중심 도체(3B)와 일체로 성형된 것이어도 좋고, 중심 도체(3B)에 고정된 것이어도 좋다.

도 8의 (g)에 나타내는 냉음극 전자원에서는, 중심 도체(3B)를 중공부(12B)에 끼워 넣기 쉽도록 하기 위해서, 또, 중심 도체(3B)로의 전기적인 접속을 확보하기 위해서, 절연부(17B) 및 외부 도체(4B)의 도전부(4a) 양자의 단면(21B)에 대면하는 부분에 관통공을 설치하여도 좋다. 또한, 도 8의 (b), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(11B)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 또, 도 8의 (a), (c)~(f)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(11B)이 형성되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 도 8의 (b)~(d), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(16B)이 형성되어 있어도 좋다.

［제3 실시 형태］

도 9는 본 발명에 의한 전자관의 제3 실시 형태인 X선관의 축 방향을 따르는 단면도이고, 도 10은 도 9의 X선관의 요부 확대 단면도이다. 도 9 및 도 10에 나타내는 X선관(1C)은, 제1 실시 형태의 냉음극 전자원(2)과 다른 냉음극 전자원(2C)을 구비하고 있다. X선관(1C)에 있어서의 냉음극 전자원(2C) 이외의 구성부재는, 제1 실시 형태와 동일한 형태의 것이다.

냉음극 전자원(2C)은, 원기둥 형상의 금속재료로 이루어진 중심 도체(제1 도전 부재)(3C)가, 금속재료로 이루어진 원통 형상의 외부 도체(제2 도전 부재)(4C)에 나사 결합되어 이루어진 것이고, 중심 도체(3C)의 중심축 및 외부 도체(4C)의 중심축이 대략 일치하며, Z축에 평행이 되도록 배치되어 있다. 도 10에 나타내듯이, 상기 중심 도체(3C)는, 일측 단부(전방 단부)에 있어서 평탄한 단면(9C)을 가진다. 이 단면(9C)의 가장자리에는, 모따기에 의한 경사면(11C)이 형성되어 있다. 또, 중심 도체(3C)의 외주면에는, 제1 나사부로서의 수나사부(3S)가 형성되어 있다. 또, 단면(9C) 상에는 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층(10C)이 막 형성되어 있다. 전자 방출 재료에는, 제1 실시 형태에 있어서의 전자 방출 재료와 동일한 재료를 이용할 수가 있다. 또, 전자 방출층(10C)의 단면(9C)상으로의 적층 방법에도, 제1 실시 형태의 적층 방법과 동일한 방법을 이용할 수가 있다.

이러한 중심 도체(3C)의 외측에 설치된 외부 도체(4C)는, Z방향으로 관통하는 단면이 원형상의 중공부(12C)를 가지고, 이 중공부(12C)의 내경과 중심 도체(3C)의 외경이 대략 동일하도록 되어 있다. 이 중공부(12C)의 벽면에는, 수나사 부(3S)와 나사 결합 가능한 형상을 갖는 암나사부(제2 나사부)(4S)가 형성되어 있다. 또, 중공부(12C)의 전방측 단부에는, 외부 도체(4C)의 중심축에 대하여 대략 수직하게 내측으로 연장하는 링 형상의 돌기(13C)가 설치되고, 단면(9C)에 대하여 평행한 방향(제2 방향)에 있어서의 단면이 원형이며, 중공부(12C)를 향하여 관통하는 개구부(14C)가, 그 돌기(13C)에 의해 구획되어 있다. 또한, 중공부(12C) 및 개구부(14C)는, 각각의 중심축이 대략 일치하도록 형성되어 있다. 또, 개구부(14C)의 직경은, 중심 도체(3C)의 단면(9C)의 직경 이하로 되어 있다.

이러한 냉음극 전자원(2C)의 조립시에 있어서는, 중심 도체(3C)가 외부 도체(4C)의 중공부(12C)에 나사 결합되어, 중심 도체(3C)의 전자 방출층(10C)의 전면이 외부 도체(4C)의 돌기(13C)에 맞닿는다. 이에 의해, 중심 도체(3C)는, 외부 도체(4C)에 대하여 단면(9C)에 수직인 방향(제1 방향)으로 위치가 결정된다. 또, 중심 도체(3C)의 수나사부(3S)와 외부 도체(4C)의 암나사부(4S)가 나사 결합됨으로써, 중심 도체(3C)가 외부 도체(4C)에 대하여 단면(9C)에 평행한 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 중심 도체(3C)와 외부 도체(4C)가 서로 전기적으로 도통된다. 또한, 중심 도체(3C)의 전자 방출층(10C) 표면 중, 개구부(14C)로 규정되는 범위가, 개구부(14C)로부터 외부로 노출된다. 이 경우, 중심 도체(3C)는, 돌기(13C)에 맞닿게 함으로써, 전자 방출층(10C)이, 개구부(14C)의 전방 단부로부터 전방으로 돌출되지 않도록 배치된다.

이상 설명한 X선관(1C)의 작용 및 효과에 대하여 도 10을 참조하면서 설명한다.

냉음극 전자원(2C)의 중심 도체(3C) 및 외부 도체(4C)의 전위에 대하여, 인출 전극(5)의 전위 및 타깃(T)의 전위가 높아지도록 각각 전압을 인가하면, 냉음극 전자원(2C)과 타깃(T)과의 사이에 공간 전기장이 형성된다. 도 10에는 이와 같이 하여 형성된 전기장의 등전위선(E)을 나타낸다. 도 10에 나타내듯이, 인출 전극(5)보다 중심 도체(3C)의 전자 방출층(10C)의 전방으로 비교적 강한 전기장이 생성됨으로써, 전자 방출층(10C)으로부터 전방으로 전자가 방출된다. 방출된 전자는, 인출 전극(5)의 개구(20)를 통과하여, 인출 전극(5)의 X선 투과창(7)측 개구단(5a)에 형성되는 전자 렌즈에 의해 중심축 방향으로 집속되어 효율적으로 타깃(T)에 입사된다. 타깃(T)에서는, 전자의 입사에 의해 X선을 발생하고, 발생된 X선은, X선 투과창(7)으로부터 외부 전방으로 취출된다.

이러한 X선관(1C)에 있어서의 냉음극 전자원(2C)으로부터의 전자 방출량은, 인출 전극(5)의 돌기(15)와 전자 방출층(10C)의 표면과의 거리, 냉음극 전자원(2C)에 있어서의 돌기(13C)의 Z방향의 두께 및 돌기(13C)와 전자 방출층(10C)의 표면과의 위치 관계에 의해 변화한다. 이와 같이, 인출 전극에 의해 냉음극으로부터 방출되는 전자 방출량을 제어하는 X선원으로서는, 예를 들면, 특개 2001－250496호 일본공개특허공보에 기재된 것이 있다. 이 X선원에 있어서는, 음극, 인출 전극 및 방출된 전자를 타깃에 집속시키기 위한 웨네르트 전극이 별도로 배치되어 있다. 이 때문에, 소망하는 전자 방출량을 얻기 위해서는 음극, 인출 전극 및 웨네르트 전극을, 각각의 위치에 오차가 생기지 않도록 배치할 필요가 있다.

이에 대하여, 냉음극 전자원(2C)에서는, 단면(9C) 상에 전자 방출층(10C)이 형성된 중심 도체(3C)가 외부 도체(4C)의 중공부(12C)에 나사 결합되어, 중심 도체(3C)가 단면(9C)에 대하여 수직인 방향에 있어서 외부 도체(4C)에 맞닿는 상태로 위치가 결정되어 있다. 이에 의해, 중심 도체(3C) 및 외부 도체(4C)를 소망하는 위치 관계가 되도록 형성함으로써, 단면(9C)에 수직인 방향에 있어서의 중심 도체(3C)의 외부 도체(4C)에 대한 위치 결정이 용이하게 되어, 동일 구조의 냉음극 전자원(2C) 간의 중심 도체(3C)와 외부 도체(4C)와의 위치 관계의 격차에 기인하는, 전자 방출층(10C) 주변의 전기장 분포의 격차가 저감된다. 그 결과, 소망하는 전자 방출량을 갖는 동일 특성의 냉음극 전자원(2C)의 안정된 제작을 실현할 수가 있음과 아울러, X선관(1C)의 전자원으로서 냉음극 전자원(2C)을 인출 전극에 대하여 소정 위치에 배치함으로써, 소망하는 전자 방출량에 기초한 X선량을 갖는 X선관(1C)을 얻을 수 있다.

또, 냉음극 전자원(2C)에서는, 나사 결합에 의해 단면(9C)에 평행한 방향에 있어서의 중심 도체(3C)의 외부 도체(4C)에 대한 위치 결정도 아울러 행해짐으로써, 동일 구조의 냉음극 전자원(2C)간의 중심 도체(3C)와 외부 도체(4C)와의 위치 관계의 격차에 기인하는, 전자 방출층(10C) 주변의 전기장 분포의 격차가 한층 더 저감된다. 이에 의해, 소망하는 전자 방출량을 갖는 동일 특성의 냉음극 전자원(2C)의 안정된 제작을 실현할 수가 있음과 아울러, X선관(1C)의 전자원으로서 냉음극 전자원(2C)을 인출 전극에 대하여 소정 위치에 배치함으로써, 소망하는 전자 방출량에 기초한 X선량을 갖는 X선관(1C)을 얻을 수 있다.

한편, 이와 같이 중심 도체(3C)를 외부 도체(4C)에 나사 결합하는 구성에 대 하여, 외부 도체와 중심 도체를 일체화하는 구성을 채용할 수도 있지만, 이 경우, 전자 방출층의 막 형성 공정에 있어서, 전자 방출 재료가 외부 도체에 상당하는 부위 등에 부착될 수 있다. 그 결과, 예기치 않은 방향으로의 전자의 방출이나, 다른 전극 등과의 사이에 있어서의 방전 등의 현상이 생길 가능성이 있다. 이에 대하여, X선관(1C)에서는, 외부 도체(4C)와 중심 도체(3C)를 별도로 형성해 두고, 중심 도체(3C)의 단면(9C)에 전자 방출층(10C)을 형성한 후에, 외부 도체(4C)의 중공부(12C)에 집어넣어 결합하는 것이 가능하므로, 전자 방출 재료가 단면(9C) 이외의 부위에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 전자 방출층(10C)으로부터의 의도하지 않는 전자 방출이나 방전이 방지됨과 아울러, 전자 방출층(10C)의 막 형성 공정의 효율화를 도모할 수 있다.

또, 중심 도체(3C)에는, 모따기에 의한 경사면(11C)이 형성되어 있으므로, 중심 도체(3C)를 외부 도체(4C)에 대하여 부드럽게 나사 결합할 수가 있어, 전자 방출층(10C) 표면에 있어서의 상처의 발생이 방지됨과 아울러, 냉음극 전자원(2C)의 조립 공정의 효율화를 도모할 수 있다.

또, 냉음극 전자원(2C)에 있어서는, 중심 도체(3C)와 동일한 전위인 돌기(13C)의 존재에 의해, 전자 방출층(10C)의 가장자리에 있어서의 전기장 강도와 중심부의 전기장 강도와의 차이가 저감되기 때문에 균일한 전자 방출 분포를 얻을 수 있다.

도 11은, 도 10의 X선관의 냉음극 전자원(2C) 전면에 있어서의 전기장 강도를 나타내는 그래프이다. 이 경우, 냉음극 전자원(2C)의 전자 방출층(10C)의 직경 은 2.0mm이고, 외부 도체(4C)와 인출 전극(5)과의 거리는 0.25mm이며, 냉음극 전자원(2C)의 전위에 대하여 인출 전극(5)의 전위가 ＋2500V 높아지도록 각 전극에 전압을 인가하였다. 또한, 도 11에 있어서, 횡축은 전자 방출층(10C) 근방에 있어서의 중심 도체(3C)의 중심축으로부터의 거리 R[mm］이고, 세로축은 Z방향의 전기장 강도 E［V/μm］를 나타낸다. 도 11에 나타내듯이, 전자 방출층(10C) 근방에 있어서의 Z방향의 전기장 강도는, R=0.70［mm］부근까지 거의 일정하게 유지되고 있는 것을 알 수 있다.

［제4 실시 형태］

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 12는, 본 발명에 의한 전자관의 제4 실시 형태인 X선관의 축 방향을 따르는 요부 확대 단면도이다. 본 실시 형태와 관련된 X선관(101)은, 중심 도체 및 외부 도체의 형상에 있어서, 또, 중심 도체가 절연부를 갖는 점에 있어서, 제3 실시 형태와 다르다.

즉, 도 12에 나타내듯이, 냉음극 전자원(102)은, 원기둥 형상의 금속재료로 이루어진 도전부(103a)를 갖는 중심 도체(제1 도전 부재)(103)가, 금속재료로 이루어진 원통 형상의 외부 도체(제2 도전 부재)(104)에 나사 결합되어 이루어진 것이다. 상기 중심 도체(103)의 일측 단부(전방 단부)에는, 평탄한 단면(109)이 형성되어 있고, 이 단면(109) 상에는 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층(110)이 막 형성되어 있다.

중심 도체(103)의 외측에 설치된 외부 도체(104)는, Z방향으로 관통하는 단면이 원형상의 중공부(112)를 가지고, 이 중공부(112)의 내경은 중심 도체(103)의 도전부(103a)의 외경보다 커지도록 되어 있다. 이 중공부(112)의 벽면에는, 제2 나사부로서의 암나사부(104S)가 형성되어 있다. 또, 중공부(112)의 전방 단부에는, 외부 도체(104)의 중심축에 대하여 대략 수직하게 내측으로 연장하는 링 형상의 돌기(113)가 설치되고, 또한, 돌기(113)에는, 전방을 향해 확장되는 경사면(116)이 형성되어 있다. 또, 단면(109)에 대하여 평행한 방향에 있어서의 단면이 원형이고, 중공부(112)를 향해 관통하는 개구부(114)가, 그 돌기(113) 및 그 일부를 구성하는 경사면(116)에 의해 구획되어 있다. 이 경우, 중공부(112) 및 개구부(114)는, 각각의 중심축이 서로 대략 일치되어 있다. 또, 개구부(114)의 직경은, 중심 도체(103)의 단면(109)의 직경 이상이 되도록 되어 있다.

또한, 중심 도체(103)는, 단면(109)과 평행한 링 형상의 절연부(117)를 가지고 있다. 이 절연부(117)는, 도전부(103a)에 고정되어 있고, 중심 도체(103)의 외표면의 일부를 구성하고 있다. 이 절연부(117)에 의해, 중심 도체(103)는, 단면(109)에 대하여 수직인 방향으로 중공부(112)에 나사 결합이 가능하게 되어 있다. 즉, 이 절연부(117)의 외경은, 중공부(112)의 직경(내경)과 거의 같다. 또, 절연부(117)의 외주면에는, 암나사부(104S)와 나사 결합 가능한 형상을 갖는 수나사부(제1 나사부)(103S)가 설치되고 있다. 중심 도체(103)는, 이 수나사부(103S)를 암나사부(104S)에 나사 결합시킴으로써, 중공부(112)에 나사 결합된다. 또, 중심 도체(103)가 외부 도체(104)에 완전히 나사 결합되면, 절연부(117)가 돌기(113)에 맞닿는다. 이 경우, 절연부(117)가 돌기(113)에 맞닿음으로써, 전자 방출층(110)은, 개구부(114)의 전방 단부로부터 전방으로 돌출되지 않도록 배치된다.

이러한 냉음극 전자원(102)의 조립시에는, 중심 도체(103)가 외부 도체(104)의 중공부(112)에 나사 결합되어, 이 중심 도체(103)의 절연부(117)가 외부 도체(104)에 맞닿는다. 이에 의해, 중심 도체(103)는, 단면(109)에 대하여 수직인 방향으로 위치가 결정된다. 또, 절연부(117)의 수나사부(103S)와 외부 도체(104)의 암나사부(104S)가 나사 결합됨으로써, 중심 도체(103)가 외부 도체(104)에 대하여 단면(109)에 평행한 방향으로 위치가 결정된다. 또한, 절연부(117)를 가짐으로써, 중심 도체(103)와 외부 도체(104)가 서로 전기적으로 절연 상태가 된다.

이상 설명한 X선관(101)에 의하면, 외부 도체(104)가 중심 도체(103)와 전기적으로 절연되어 있으므로, 외부 도체(104)의 전위를 중심 도체(103)와 독립적으로 조정할 수가 있어, 인출 전극(5)에 의한 전자 집속 효과를 일정하게 유지하면서, 전자 방출층(110)으로부터의 전자의 인출량을 보다 세세하게 제어할 수가 있다. 즉, 인출 전극(5)의 전위를 변화시킨 경우에는, 타깃(T)과 인출 전극(5)과의 사이의 공간의 전기장 분포도 변화하므로, 전자 집속 효과를 일정하게 유지하는 것이 곤란하게 된다. 그러나, 외부 도체(104)의 전위를 제어하는 것이 가능한 X선관(101)에서는, 이러한 문제는 생기지 않는다.

또, 전자 방출층(110) 전면의 가장자리의 전위는 중심부의 전위와 비교하여 상승하는 경향에 있지만, 외부 도체(104)에 대하여 중심 도체(103)보다 낮은 전위를 공급하는 것이 가능하게 되어, 전자 방출층(110) 전면의 가장자리에 있어서의 전위 상승을 한층 억제할 수가 있으므로, 보다 균일한 전자 방출 분포가 얻어진다.

또한, 외부 도체(104)의 돌기(113)에 형성된 경사면(116)에 의해, 전자 방출 층(110)의 전방의 개방 공간에 인출 전극(5)의 전위가 스며들기 쉬워지므로, 전자 방출층(110)으로부터 전방을 향해 넓은 범위로부터 균일한 방출 분포로 전자가 방출되기 쉬워져서, 그 결과, 전자 방출량이 증가한다.

또한, 본 발명은 상술한 제3 및 제4의 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 냉음극 전자원의 형상으로서는 상술한 형상 이외의 여러 가지 형상을 채용할 수가 있다. 도 13의 (a)~(h)에는, 제3 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원(2C)의 변형예가 나타나있다. 도 13의 (a)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(4C)의 돌기(13C)에 외측을 향해 확장되는 경사면(16C)이 형성되어 있음과 아울러, 중심 도체(3C)의 전자 방출층(10C)측 단면의 가장자리에는 모따기에 의한 경사면(11C)이 형성되어 있다. 또, 도 13의 (b)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중심 도체(3C)는, 전자 방출층(10C)측 단면을 포함하는 볼록부(18C)를 가지고 있고, 볼록부(18C)를 중공부(12C)에 나사 결합시켜 외부 도체(4C)에 나사 결합되어 있다.

또, 도 13의 (c) 및 (d)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(4C)의 개구부(14C)에 중심 도체(3C)의 볼록부(18C)가 끼워 넣어진 상태에서, 중심 도체(3C)가 외부 도체(4C)에 나사 결합되어 있다. 또, 중심 도체(3C)의 볼록부(18C) 외주면에 수직인 단면(23C)이 돌기(13C)에 맞닿음으로써, 중심 도체(3C)는, 축 방향으로 위치가 결정된다. 또한, 도 13의 (c) 및 (d)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 단면(9C)에 평행한 방향에 있어서의 위치 결정은, 중심 도체(3C)의 볼록부(18C)가, 개구부(14C)의 벽면에 형성된 나사부에 나사 결합되도록 하여도 좋다. 또한, 도 13의 (e) 및 (f)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(4C)는, 돌기(13C)를 가지고 있지 않고, 중공부(12C)의 일단부가 개구부(14C)를 겸하고 있다. 또, 중심 도체(3C)의 볼록부(18C)가 중공부(12C)에 나사 결합되어 있다.

또, 도 13의 (g)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(4C)는, 단면(9C)의 반대 측에 설치되어 있고 전자 방출층이 형성되어 있지 않은 단면(21C)과, 중심 도체(3C)를 나사 결합이 가능한 중공부(12C)를 가지고 있고, 중공부(12C)의 일단부가 개구부(14C)를 겸하고 있다. 이 경우, 중심 도체(3C)를 중공부(12C)에 나사 결합하기 쉽도록, 외부 도체(4C)의 단면(21C)과 대면하는 부분에 공기누출용의 관통공을 설치하여도 좋다. 또, 도 13의 (h)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중심 도체(3C)에 외부 도체(4C)의 외형과 대략 일치하는 오목부(22C)가 형성되고, 중심 도체(3C)가 외부 도체(4C)의 중공부(12C)에 나사 결합될 때, 외부 도체(4C)가 중심 도체(3C)의 오목부에 동시에 끼워 넣어진다. 또한, 도 13의 (a)~(b), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(11C)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 또, 도 13(c)~(f)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(11C)이 형성되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 도 13의 (b), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(16C)이 형성되어 있어도 좋다.

도 14의 (a)~(h)에는, 제4 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원(102)의 변형예가 나타나있다. 도 14의 (a)에는, 경사면(116)을 갖지 않는 냉음극 전자원의 예가 나타나있다. 또, 도 14의 (b)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중심 도 체(103)의 단면(109)에는 모따기에 의한 경사면(111)이 형성되고, 외부 도체(104)의 돌기(113)의 축 방향 외측에는, 또한 링 형상의 돌기(119)가 형성되어 있다. 이 돌기(119)의 내경은 중심 도체(103)의 단면(109)의 직경과 동일하게 되어 있고, 돌기(119)와 전자 방출층(110)은 접촉하지 않도록 배치되어 있다.

또, 도 14의 (c) 및 (d)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 중심 도체(103)의 도전부(103a)의 전자 방출측 단면에 볼록부(118)가 형성되어 있고, 이 볼록부(118)가 중공부(112)에 삽입되어 절연부(117)를 통해 위치가 결정된다. 또한, 도 14의 (d)에 있어서는, 절연부(117)가 외부 도체(104)의 삽입측 단면에 맞닿음으로써, 중심 도체(103)의 축 방향의 위치를 결정한다.

또한, 도 14의 (e) 및 (f)에 나타내는 냉음극 전자원은, 도 14의 (c)의 냉음극 전자원에 대하여, 절연부(117)를 중심 도체(103)의 도전부(103a)의 측면 전체 및 볼록부(118) 외주면에 수직인 단면(123)에 형성되어 고정된 구성으로 되어 있다. 또한, 도 14의 (e) 및 (f)에 나타내는 냉음극 전자원에 있어서는, 또한, 볼록부(118)의 외주에 절연부가 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 단면(109)에 평행한 방향에 있어서의 위치 결정은, 중심 도체(103)의 볼록부(118)가, 개구부(114)의 벽면에 형성된 나사부에 나사 결합되도록 하여도 좋다. 또, 도 14의 (g) 및 (h)에는, 도 13의 (g) 및 (h)에 대응하는 형상의 냉음극 전자원이고, 절연부(117)를 갖는 냉음극 전자원이 나타나있다. 도 14의 (g)에 나타내는 냉음극 전자원의 경우, 중심 도체(103)를 중공부(112)에 나사 결합하기 쉽도록 하기 위해서, 또, 중심 도체(103)로의 전기적인 접속을 확보하기 위해서, 절연부(117) 및 외부 도체(104)의 양자의 단면(121)에 대면하는 부분에 관통공을 설치하여도 좋다. 또한, 도 14의 (b), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(111)은 형성되어 있지 않아도 좋다. 또, 도 14의 (a), (c)~(f)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(111)이 형성되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 도 14의 (b)~(d), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(116)이 형성되어 있어도 좋다.

또, 상술한 냉음극 전자원(102)에 있어서는, 절연부(117)가 중심 도체(103)의 도전부(103a)의 외주면에 고정되어 있지만, 외부 도체(104)의 원통 형상의 도전부(104a)의 벽면에 절연부(117)가 고정되어 있어도 좋다. 이 경우에, 절연부(117)는, 외부 도체(104)의 내벽의 적어도 일부를 구성하고 있다. 이러한 구성에 있어서는, 수나사부(103S)가 중심 도체(103)의 외주면에 형성되고, 암나사부(104S)는 절연부(117) 상에 형성된다. 도 15의 (a)~(h)는, 이러한 구성을 갖는 제2 실시 형태의 냉음극 전자원의 변형예를 나타낸다.

도 15의 (a)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원은, 도 14(a)~(h)의 구성에 대응하는 것이다. 이러한 냉음극 전자원에 있어서는, 외부 도체(104)의 도전부(104a)의 벽면에 절연부(117)가 고정되어 있고, 중심 도체(103)의 외주면상의 수나사부(103S)와 절연부(117)상의 암나사부(104S)가 나사 결합됨으로써, 중심 도체(103)가 외부 도체(104)에 나사 결합되어, 중심 도체(103)는 외부 도체(104)의 절연부(117)에 대하여 축 방향으로 맞닿는다.

구체적으로, 도 15의 (a) 및 (b)에 있어서는, 중심 도체(103)가, 그 외주에 있어서 단면(109)에 대하여 평행한 방향으로 연장 형성되는 스톱퍼부(124)를 가지 고 있다. 중심 도체(103)는, 외부 도체(104)에 나사 결합될 때에, 이 스톱퍼부(124)를 통해 절연부(117)에 끼워 넣어지는 방향으로 맞닿도록 함으로써, 외부 도체(104)에 대하여 소망하는 위치 관계로 설정된다. 그 결과, 중심 도체(103)는, 단면(109)에 대하여 수직인 방향으로 위치가 결정된다. 이 스톱퍼부(124)는, 중심 도체(103)와 일체 성형된 것이어도 좋고, 중심 도체(103)에 고정된 것이어도 좋다.

도 15의 (g)에 나타내는 냉음극 전자원의 경우, 중심 도체(103)를 중공부(112)에 나사 결합하기 쉽도록 하기 위해서, 또, 중심 도체(103)로의 전기적인 접속을 확보하기 위해서, 절연부(117) 및 외부 도체(104)의 도전부(104a)의 양자의 단면(221)과 대면하는 부분에 관통공을 설치하여도 좋다. 또한, 도 15의 (b), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(111)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 또, 도 15의 (a), (c)~(f)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(111)이 형성되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 도 15의 (b)~(d), (g)~(h)에 나타내는 냉음극 전자원에는, 경사면(116)이 형성되어 있어도 좋다.

또, 도 15의 (f)에 나타내는 냉음극 전자원(102)에 있어서는, 외부 도체(104)의 중공부(112)의 벽면이 절연부로 구성되어 있지만, 외부 도체(104)의 개구부(114)의 벽면이 절연부로 구성되고, 이 절연부 상에 암나사부가 설치되어 있어도 좋다. 도 16은, 이러한 구성의 제2 실시 형태와 관련된 냉음극 전자원의 변형예를 나타낸다. 이 구성에 있어서도, 중심 도체(103)가 외부 도체(104)에 나사 결합되어, 중심 도체(103)는 절연부(117)에 대하여 축 방향으로 맞닿는다.

또, 냉음극 전자원(2C,102)에 있어서는, 외부 도체(4C,104)로서 수나사부가 형성되고, 중심 도체(3C,103)로서 암 나사부가 형성되어 있어도 좋다.

본 발명의 냉음극 전자원에 의하면, 전자 방출량이 조정된 동일 특성의 전자원이 안정된 제작을 용이하게 실현할 수가 있다.

Claims (15)

1. 단면과, 상기 단면 상에 형성된 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층을 갖는 제1 도전 부재와,

   상기 제1 도전 부재를 상기 단면에 대하여 실질적으로 수직인 제1 방향으로 삽입 가능한 중공부와, 상기 중공부를 향해 관통하는 개구부를 갖는 제2 도전 부재를 구비하고,

   상기 제1 도전 부재는,

   상기 제2 도전 부재에 끼워 넣어지고, 상기 제1 방향에 있어서 상기 제2 도전 부재에 맞닿음으로써, 상기 제2 도전 부재에 대하여 상기 제1 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 상기 개구부로부터 상기 전자 방출층의 표면이 노출되는 냉음극 전자원.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 도전 부재는,

   상기 중공부에 끼워 넣어지는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 도전 부재는,

   그 측면이 상기 제2 도전 부재의 내벽에 접함으로써, 상기 제2 도전 부재에 대하여 상기 단면에 실질적으로 평행한 제2 방향으로 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 도전 부재는,

   그 외표면의 적어도 일부를 구성하는 절연부를 가지고 있고, 상기 절연부가, 상기 제2 도전 부재에 대하여 상기 제1 방향으로 맞닿는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
5. 제4항에 있어서,

   상기 절연부는,

   상기 제1 도전 부재의 측면의 적어도 일부를 구성하고 있고, 상기 내벽에 접하고 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
6. 제3항에 있어서,

   상기 제2 도전 부재는,

   상기 내벽의 적어도 일부를 구성하는 절연부를 가지고 있고,

   상기 제1 도전 부재는,

   상기 제1 방향에 있어서 상기 절연부에 맞닿는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1 도전 부재의 상기 측면은, 상기 절연부에 접하고 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
8. 단면과, 상기 단면 상에 형성된 전자 방출 재료로 이루어진 전자 방출층과, 측면에 형성된 제1 나사부를 갖는 제1 도전 부재와,

   상기 제1 도전 부재를 상기 단면에 대하여 실질적으로 수직인 제1 방향으로 삽입 가능한 중공부와, 상기 중공부를 향해 관통하는 개구부와, 상기 중공부의 벽면 및 상기 개구부의 벽면의 적어도 일측에 형성되고, 상기 제1 나사부와 나사 결합 가능한 제2 나사부를 갖는 제2 도전 부재를 구비하고,

   상기 제1 도전 부재는,

   상기 제1 나사부와 상기 제2 나사부가 나사 결합됨으로써, 상기 제2 도전 부재에 대하여 상기 단면에 실질적으로 평행한 제2 방향으로 위치가 결정되고, 상기 제2 도전 부재에 상기 제1 방향에 있어서 맞닿도록 함으로써, 상기 제2 도전 부재에 대하여 상기 제1 방향으로 위치가 결정됨과 아울러, 상기 개구부로부터 상기 전자 방출층의 표면이 노출되는 냉음극 전자원.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1 도전 부재는,

   그 외표면의 적어도 일부를 구성하는 절연부를 가지고 있고,

   상기 제1 나사부는, 상기 절연부 상에 형성되어 있으며,

   상기 절연부가, 상기 제1 방향에 있어서 상기 제2 도전 부재에 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
10. 제8항에 있어서,

    상기 제2 도전 부재는,

    그 내벽의 적어도 일부를 구성하는 절연부를 가지고 있고,

    상기 제2 나사부는, 상기 절연부 상에 형성되어 있으며,

    상기 제1 도전 부재는,

    상기 제1 방향에 있어서 상기 절연부에 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 도전 부재의 상기 단면의 가장자리는 모따기 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2 도전 부재의 상기 개구부에는, 개구단을 향하여 확장되는 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전자 방출 재료는 카본 나노 튜브를 함유하는 것을 특징으로 하는 냉음극 전자원.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재의 냉음극 전자원과,

    상기 냉음극 전자원을 수용하는 진공 용기를 구비한 전자관.
15. 제14항에 있어서,

    상기 냉음극 전자원에 대하여 소정 위치에 배치되어 있고, 한편, 개구가 형성된 인출 전극을 더 구비한 전자관.

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