JPH01126598A - 電子源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子銃の電子源に関する。

従来の技術 従来、２種類の電子銃、すなわち熱電子源及びプラズマ
電子源を使用する形式の電子銃が使われている。

熱電子源を使う電子銃では電子は高温に加熱された固体
より放出される。かがる電子銃の問題点はフィラメント
の寿命が比較的短いことである。

この寿命を延ばすためには例えば電子銃の陰極として非
常に特殊な材料を使用しなければならなかったり、ある
いは電子放出部分の圧力を可能な限り減少させる必要が
ある。従って、１ｏ−５トール（約１０　パスカル）よ
りも低い圧力を実現する必要があるが、このためには非
常に複雑な真空系が必要になる。

第１図はプラズマ電子源を備えた電子銃の概略図を示す
。電子銃は陽極Ａの正面に設けられた陰極板によりなる
。陰極と陽極との間の電界及びガ電圧はこれらの陰極及
び陽極の間の領域でグロー放電が形成されるような値に
選ばれる。実際上、これはこの部分に少くとも数百ボル
ト／１の電界と１〜１０パスカルの圧力が加えられるこ
とを意味する。その結果、プラズマＰが陰極と陽極の間
に形成され電子が陽極板に衝突する。陽極板Ａには中央
開口が形成され、この中を通って電子が脱出する。電子
はさらに種々の手段により加速された模コレクタ板Ｃに
達する。加速域の長さを十分にとるためには陽極板Ａと
コレクタ板Ｃとの間の部分の圧力を十分に低くしなけれ
ばならない。例えば、電子の平均自由行程を２０ｃｌＩ
にするためには圧力は０．１パスカルよりも低くしなけ
ればならない。

第１図は構造は非常に概略化して示しである。

実際の装置では例えば陰極と陽極の間に中間電極を設け
る等、種々な改良が加えられている。これらの電極は格
子状に形成され、また加速域において電子ビームを良好
に集束させるため場合によっては電子の運動方向に平行
に磁界が加えられることもある。

これらのプラズマ電子源は熱電子源に比べて寿命が長く
、比較的高い圧力（熱電子源の１０−４〜１０−３パス
カルに対して１〜１０パスカル）下において動作可能で
ある利点を有する。

発明が解決しようとする課題 しかし、プラズマ電子源はなおいくつかの問題点を有す
る。

第１の問題点はプラズマが陰極と陽極の間の部分全体に
わたって発生することで、その結果発生した電子の一部
が陽極板Ａに当ってしまい電子銃全体としての電子線形
成の際の収率が低下してしまう。この収率の低下は第１
図に概略的に示したような単純電極のかわりに磁界集束
作用を備えた透明陽極システムを使用することである程
度は防げるが、それでも収率の値は例えば７０％程度に
とどまる。

プラズマ電子源の別の問題点は陰極と陽極の間のプラズ
マ形成域と陽極へと加速電極Ｃとの間の加速域とで圧力
を変化させる必要があることである。すなわち、後者の
領域の圧力は前者の領域の圧力よりも低くなければなら
ない。従って、ツレぞれの領域の圧力を最適化するには
面倒な差動排気系を使用する必要がある。このために、
通常は陰極−陽極領域にガスが注入される一方加速電極
−陽極領域で排気がなされる。

本発明の目的は従来のプラズマ電子源の上記の如き問題
点を軽減する新規なブラズー／電子源を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記の目的を低圧室と、陽極と、陰極と、磁場
形成手段とよりなり、陰極は陽極の側に開口部を形成さ
れた等ポテンシャル空洞を構成し、開口部には陽極と陰
極を結ぶ方向に平行に磁界が加えられることを特徴とす
る電子線源により解決する。

本発明一実施例によれば、室の圧力は数分の一パスカル
に維持される。

本発明一実施例によれば、陽極と陰極の間に加えられる
電圧は数百ボルト／−の程度である。

本発明の一実施例によれば、磁界の強さは数百弁の一テ
スラ程度である。

本発明の一実施例によれば、開口部は非常に細長いスリ
ット状に形成される。

本発明による装置は特に以下の特長を有する電子銃を提
供するニ ー理論収率パ１に等しい； 一電子ビームを陽極及び集束構造に独立に画成できる； −プラズマ形成域中の動作圧を加速域で許容される数十
分の一パスカルに設定できる。

実施例 本発明のその他の利点及び特徴は以下の図面を参照した
詳細な説明より明らかとなろう。

本発明による電子源は陰極にと陽極Ａとよりなる。陰極
には陽極Ａに向った側に開口部１１を設けられた等ポテ
ンシャル空洞１０よりなる。例えば永久磁石等よりなる
手段が開口部１１に陰極と陽極を結ぶ方向に平行に磁界
Ｂを加えるべく設けられる。

陽極と陰極の間に電界が加えられた場合、空洞の作用に
より電気力線は図示したように開口部において内方へ屈
曲させられる。そこで、電界が電気力線の湾曲に伴って
陽極−陰極を結ぶ方向に直角、すなわち加えられた磁界
Ｂに直角になる領域が形成される。その結果、かかる電
磁場が存在しない場合に比べてはるかに低いガス圧でも
プラズマが形成される。事実、エツジ効果（空洞中に開
口部が存在することによる電界の湾曲）が局所的に磁場
クロスフィールドにより蓄積し、プラズマの形成が開始
される。プラズマ域１３は開口部１１の近傍に第２図中
点線で囲んだように形成され、その際の圧力は数十分の
一パスカルを超えていればよい。このように形成された
プラズマ中の電子の一部は陽極Ａに引寄せられて中空の
ビームを形成する。

本発明による電子源により様々な利点が得られる。

一プラズマは開口部の形成及び寸法がどのようであって
も形成される。そこで例えば綱長いスリット状の非常に
大きい寸法の開口部を形成することができる。

一電子流と放電電流の間の収率は１００％に近くなる。

−プラズマを数十分の一パスカル程度の圧力でも形成で
きる。

一従来の電子銃に比べて非常に簡単な構造を有し、安い
製造費用で製造できる。

第３図は加速空洞と協働する本発明によるプラズマ電子
源を示す。陰極には第３図に示すように、空洞１０と陽
極Ａとよりなる。陽極へには電子を加速電極Ｃの方へ通
過させるための開口部２０が設けられる。勿論、開口部
２０は陰極１０中の開口部と同様な形状にしてもよいが
例えば格子などを使って透明陽極を形成してもよい。

本発明においては加速空洞を使用することにより全体が
単一の圧力下で動作でき、従って複雑な排気系を使用す
る必要がなくなる利点が得られる。

本発明によれば、陰極空洞は幅が５０１１１１１深さが
１０ａｍの矩形形状を有し、スリットの幅は数Ｍ、長さ
は１００履とされる。陽極−陰極間に加えられる電圧は
約４００ボルトであり、磁界の強さは約８Ｘ１０’テス
ラ、また電子ビーム電流の大きさは１．５アンペアとさ
れる。

本発明の要旨内で様々な変形が可能である。特に、本発
明の電子源に対して従来の電子源に対して加えられたの
と同様な改良を加えることができる。特に、中間格子状
電極を陰極−陽極間に設け、より精巧な集束装置を加速
源に設け、また必要に応じてプラズマ生成域と加速域と
の間に差圧を設定するようにすることもできる。この場
合、プラズマ形成域の圧力が従来よりも低いため差圧の
形成はより容易にできる。

要約すると、本発明は低圧室と、陽極（Ａ）と、陰極（
Ｋ）と、磁場形成手段（１３）とよりなる。

陰極は陽極の側に開口部（１１）を設けられた等ポテン
シャル空洞（１０）により形成される。また開口部には
陽極−陰極を結ぶ方向に平行に磁界が加えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知のプラズマ電子源を示す図、第２図は
本発明による電子源の一実施例の概略図、第３図は本発
明による電子銃の一実施例の概略図である。 １０・・・空洞、１１・・・開口部、１２・・・電気力
線、１３・・・プラズマ域、２０・・・開口部、Ａ・・
・陽極、Ｂ・・・磁界ベクトル、Ｃ・・・加速電極、Ｅ
・・・電界ベクトル、Ｋ・・・陰極、Ｐ・・・プラズマ
。 特許出願人　サンドル　ナショナル　ド　ラリシエルシ
エ　シャンチフィク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）低圧室と、陽極と、陰極と、磁場形成手段とより
   なり； −陰極（Ｋ）は陽極（Ａ）の側に開口部（１１）を形成
   された等ポテンシャル空洞を構成し； −陽極−陰極方向に平行な磁界（Ｂ）が開口部に加えら
   れることを特徴とする電子源。
2. （２）室の圧力は数分の一パスカルに維持されることを
   特徴とする請求項１記載の電子源。
3. （３）陽極と陰極の間に加えられる電界は数１００ボル
   ト／ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項２記載の
   電子源。
4. （４）磁界の強さは数１００テスラを超えることを特徴
   とする請求項１記載の電子源。
5. （５）該開口部は非常に細長いスリット状に形成される
   ことを特徴とする請求項１記載の電子源。