JPH02155146A - マイクロ波管の電子銃構体 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、マイクロ波管の電子銃構体に係わり、とく
にカソード支持体およびそれをとりまく絶縁筒の構造の
改良に関する。

例えば多空胴クライストロン、進行波管、ジャイロトロ
ン、その他電子ビームを概ね直進させてマイクロ波の発
振、あるいは増幅動作をさせるマイクロ波管は、電子ビ
ームを発生する電子銃構体を備えている。

３ＧＨｚ帯のパルスクライストロンを例にとれば、その
マイクロ波出力は数ＭＷ乃至１００ＭＷ程度であり、そ
の動作電圧はおよそ　１００ｋ　Ｖから４５０ｋＶ程度
に達する。従来のその電子銃構体は、第３図に示すよう
な構成である。同図を参照してクライストロンの動作を
概説する。含浸形カソード１１の凹球面からなる電子放
出面１２から放出された電子ビームは、カソードおよび
ボディを兼ねるアノード電極１３の間に印加された加速
電圧により加速され、ビーム下流に設けられているボデ
ィの人力空胴、中間空胴、出力空胴、それらを連結する
ドリフト管（いずれも図示せず）からなる高周波部を通
過し、その間で入力空胴から励振された高周波と相互作
用して増幅作用に寄与する。

カソード１１のまわりには、同電位のウェネルト電極１
４が近接して配置され、ともにカソード支持円筒１５の
上部１５ａに固定され保持されている。カソード支持円
筒１５は、一定直径のまま図示の下方に延長され、その
下部１５ｂがステ部材の一部をなす厚肉金属リングから
なるカソード端子１６にろう接により固定され自立させ
られている。カソードに埋設された加熱用ヒータは、棒
状ヒータ給電体１７に接続されている。カソードおよび
ウェネルト電極をとりまいてアノード電極と同電位の円
筒状金属容器１８が設けられ、その下端部に一定直径の
セラミックス製の絶縁円筒１９が気密ろう接され、この
絶縁円筒の下端部がカソード端子１６に同じく気密ろう
接されている。なお図中の符号２０はコロナリングをあ
られしている。

こうしてカソード支持円筒１５と、絶縁円筒１９とは、
同軸的に軸方向に延長され、絶縁円筒はカッドとアノー
ド電極との間を電気的に絶縁している。

（発明が解決しようとする課題） 第３図に示したようなりライストロンの電子銃構体にお
いては、カソードとアノード電極とが二極管構造をなし
ているため、両者間に高い直流電圧を印加した場合、こ
の部分の電子ビームは空間電荷制限領域で動作し、電子
の走行時間によってはこの二極管の抵抗に負の成分が生
じることがよく知られている。なお、電子の走行時間は
カソードとアノードの印加電圧すなわち加速電圧に依存
し、二極管の抵抗成分とは両者間の電圧をビーム電流に
より両者間に誘起される誘導電流で微分した値である。

このような負性抵抗により、この部分で発振現象が起り
、それが電子ビームを変調し、正規の高周波増幅作用に
悪影響を与え、タライストロンの動作を不安定にする不
都合がある。

この現象は二極管発振と称され、理論的には次のような
条件を満たす場合に起るものと考えられる。

（１）カソードおよびアノード間の電子ビームに十分大
きい負性抵抗が発生すること。

（２）上記（１）の条件に合う共振周波数と高いＱ値を
もつ共振回路を形成していること。

（３）共振回路と電子ビームとが高周波的に強く結合し
ていること。

従来からこの二極管発振を抑制する手段が講じられてき
た。すなわち、カソードとアノードとの間の電子ビーム
の走行時間を変えて前記条件の合致を回避することや、
共振周波数を低い方に変化させること等が行なわれてい
る。しかし、前者は電子銃のパービアンスが最適値から
はずれてしまいやすく、実施困難である。後者は耐電圧
特性を十分確保するうえでの制約となったりして、やは
り実施困難である。その他、共振回路部分のＱ値を低減
するように、例えば電子銃構体の内部に高周波吸収体を
配置することも考えられるが、吸収体がガス放出源とな
ったり、耐電圧特性が十分得られないなどの傾向がある
。

この発明は、以上のような不都合を解消し、比較的簡単
な構成で二極管発振を抑制でき、且つ十分な耐電圧特性
を備えるマイクロ波管の電子銃構体を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、同軸的に互いに内、外面で向き合う一方の
カソード支持筒がその上部側に対して下部が滑らかな曲
線状またはテーパ状に径大となっており、他方の絶縁筒
がアノード電極に接合された上部に対してステム部に接
合された下部が滑らかなテーパ状または曲線状で径小に
構成されてなるマイクロ波管の電子銃構体である。

（作用） この発明によれば、カソードおよび加速アノード、およ
びその付近の構造体が、高いＱ値の共振回路を構成しに
＜＜、二極管発振現象が起らず、且つ耐電圧性能も十分
なマイクロ波管の電子銃構体が得られる。

（実施例） 以下図面を参照してその実施例を説明する。

なお第３図と同一部分は同一符号であられす。

第１図に示すように、ステム部に固定されたカソード支
持円筒２１の図示上端部２１ａに、電子放出用カソード
１１およびウェネルト電極１４が保持されている。カソ
ード加熱用のヒータは、その脚部２２が内側の同軸円筒
状のヒータ給電体２３の−」二鎖に、可撓性のリボン２
４を介して電気的に接続されている。ウェネルト電極Ｉ
４は略球面状の漏斗状部１４ａを有し、これを包囲する
金属容器２５の内面２５ａは漏斗状部１４ａと略同心状
の曲面を有している。これによりこの部分の等電位線を
均等分布化している。

そこで、カソードｌｌとアノード電極１３との間の電気
的絶縁をはかるセラミックス製絶縁筒２６は、図示のア
ノード側上部２６ａが径大となっており、カソード側下
部２６ｂがテーパ状に径小となっていて、それぞれ封着
用薄肉金属リング２７．２８により真空気密にろう接さ
れている。この絶縁筒２６の内側に同軸的に位置するカ
ソード支持筒２１は、カソード側上端部２１ａに対して
、絶縁筒２６の内側領域の途中から下端部２１ｂが滑ら
かなテーパ状で径大に構成され、厚肉金属リングからな
るカソード端子１６の外周縁近傍にねじ止めされ、固定
されている。これにより、カソード支持円筒２１と絶縁
円筒２６とは、互いに逆の直径寸法関係に構成されてい
る。カソード支持円筒のテーパ状部２１ｅには、罐数個
の通気孔２１ｄが形成され、それに対応して内側のヒー
タ給電筒２３にも通気孔２３ａが形成され、金属υＦ気
管２９への排気コンダクタンスを大きくしている。絶縁
円筒２６の上部２６ａのろう接部を内外から挟持するよ
うに、金属容器２５の下端コロナリング部２５ｂおよび
外部のコロナリング３０．３１が設けられている。また
絶縁円筒の下部２６ｂのろう接部の外側を包囲するよう
に、下部コロナリング３２が取付けられている。

組立てにあたっては、ヒータを内蔵するカソード１■お
よびウェネルト電極１４をカソード支持円筒２１および
ヒータ給電体２３とともに一体的に組立てた構造体と、
金属容器２５および絶縁円筒２６の組立構造体とを、両
者の中心軸および軸方向の高さを所定寸法に位置決めし
て、第１のへりアーク溶接部Ｂｌで真空気密に接続する
。そしてこれらをアノード電極１３をｑする構造体に第
２のへりアーク溶接部Ｂ２で気密接合し、その外周の外
側コロナリング３０．３１を嵌合する。こうして比較的
容易に組立てることができるようになっている。

このような構造の電子銃構体をもつパルスクライストロ
ンの電子銃構体について、電子計算機によるシミュレー
ションの結果、セラミックス絶縁筒付近の直流等電位線
が第２図に示すような結果が得られた。すなわち、カソ
ード支持円筒が下部で径大となり、絶縁筒が逆に下部で
径小となっているため、電気力線は非常にスムースに真
空領域から管外に出ている。これは、第３図に示した従
来構造における等電位線Ｅと比較すれば歴然としている
。従来構造では、とくに絶縁筒の下部においてほぼ等電
位となる範囲がむやみに大きく、この部分にエネルギー
が集中しやすいので共振回路となりやすい。それにより
不所望な二極前発振が生じやすいのである。それに対し
てこの発明のものは、絶縁筒の全領域に電位がより一層
均等に分布し、また等電位線が絶縁筒に直角に近く透過
しており、こうしてエネルギーが一部に集中せず、高い
Ｑ値の共振回路が生じにくくなっている。

したがってこの発明によれば、電子銃構体内部での二極
前発振現象が起りに＜＜、且っカソードとアノードとの
間の耐電圧特性も従来構造よりすぐれており、信頼性の
高い動作が得られる。

なお、上記実施例ではカソード支持筒、あるいは絶縁筒
が、それぞれ上部から下部にがけてテーパ状に直径が変
化させられているものであるが、それに限らず、滑らか
な曲線状に形成されていてもよく、若しくは互いにそれ
らの組合わせであってもよい。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、カソードおよびア
ノード、およびその付近の構造体が、高いＱ値の共振回
路を構成しに＜＜、二極管発振現象が起らず、且つ耐電
圧性能も十分なマイクロ波管の電子銃構体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す要部縦断面図、第２図
はその等電位線を模式的に示す半断面図、第３図は従来
構造を示す要部縦断面図である。 ＩＩ・・・カソード、１３・・・アノード電極、２１・
・・カソード支持筒、２１ｃ・・・支持筒のテーパ部、
２Ｂ・・・絶縁筒、２Ｂａ・・・絶縁筒の上部、２６ｂ
・・・絶縁筒の下部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子放出用カソードと、上部において前記カソードを支
   持し下部においてステム部材に固定されたカソード支持
   筒と、上記カソードのビーム下流に配置されビーム通過
   孔を有するアノード電極と、上記カソード支持筒の外周
   に離隔して同軸的に配置され一端上部が上記アノード電
   極に接続され他端下部が上記ステム部材に接合された絶
   縁筒とを備えるマイクロ波管の電子銃構体において、上
   記カソード支持筒が、その上部側に対して下部が滑らか
   なテーパ状または曲線状で径大となっており、 上記絶縁筒が、アノード電極に接合された上部に対して
   ステム部に接合された下部が滑らかなテーパ状または曲
   線状で径小に構成されてなることを特徴とするマイクロ
   波管の電子銃構体。