JPH04215231A - 電子管用ヘリカルコイル陰極 - Google Patents
電子管用ヘリカルコイル陰極Info
- Publication number
- JPH04215231A JPH04215231A JP2401032A JP40103290A JPH04215231A JP H04215231 A JPH04215231 A JP H04215231A JP 2401032 A JP2401032 A JP 2401032A JP 40103290 A JP40103290 A JP 40103290A JP H04215231 A JPH04215231 A JP H04215231A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- filament
- helical coil
- cross
- electron tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Solid Thermionic Cathode (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有効な熱電子放出量が
加熱電力に対して比較的大きい電子管用ヘリカルコイル
陰極に関する。
加熱電力に対して比較的大きい電子管用ヘリカルコイル
陰極に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子管の直熱型熱電子放出源として、電
子管たとえば電子レンジ用のマグネトロンやエックス線
管には、純またはトリア入りタングステンフィラメント
をヘリカルコイルに巻回したものが用いられている。
子管たとえば電子レンジ用のマグネトロンやエックス線
管には、純またはトリア入りタングステンフィラメント
をヘリカルコイルに巻回したものが用いられている。
【０００３】上記のような陰極は、長期間使用されてき
た電子放出源であるから、従来から多数の改良提案がな
されており、例えば特公昭５７−２０６５７号公報には
、螺旋状陰極の外周面に、軸方向に平行な平坦面を持た
せたマグネトロンが記載されており、このような陰極を
使用することによりバックボンバ−ド現象が軽減され、
管特性の不規則な変化が抑制されることが記載されてい
る。
た電子放出源であるから、従来から多数の改良提案がな
されており、例えば特公昭５７−２０６５７号公報には
、螺旋状陰極の外周面に、軸方向に平行な平坦面を持た
せたマグネトロンが記載されており、このような陰極を
使用することによりバックボンバ−ド現象が軽減され、
管特性の不規則な変化が抑制されることが記載されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公告公報
では、かかる陰極形状を実現するために、螺旋状に形成
したトリウムタングステン線の外周面を除く全表面をホ
トレジスト等で覆い、苛性ソ−ダ溶液を電解液とする電
解研磨を施すと述べられている。
では、かかる陰極形状を実現するために、螺旋状に形成
したトリウムタングステン線の外周面を除く全表面をホ
トレジスト等で覆い、苛性ソ−ダ溶液を電解液とする電
解研磨を施すと述べられている。
【０００５】上記のような方法の他に、線材の状態で一
面を平坦に研削し、この平滑面を外側に均一に配置する
ように形成する、又は、予め螺旋状に巻回してから外面
を均一に機械研削加工する、又は、異型孔ダイスにより
線の断面の一部に平坦面を形成させておいてからヘリカ
ルコイルに巻回することなどが考えられるが、何れも量
産するには非常に困難な点が多い。
面を平坦に研削し、この平滑面を外側に均一に配置する
ように形成する、又は、予め螺旋状に巻回してから外面
を均一に機械研削加工する、又は、異型孔ダイスにより
線の断面の一部に平坦面を形成させておいてからヘリカ
ルコイルに巻回することなどが考えられるが、何れも量
産するには非常に困難な点が多い。
【０００６】また、近年、マグネトロンを電子レンジの
マイクロ波電力発生源として使用する場合などに、その
電源の方式によっては、マイクロ波加熱電力を小さく設
定すると、マグネトロンの陽極印加電圧を低減させるの
と同時に、ほぼ同じ比率でマグネトロンの陰極フィラメ
ント加熱回路に供給する電圧を低減させるようになって
いるものがある。このような電源では、マグネトロンの
使用状況によっては、通常の状態ならば陰極フィラメン
トの近傍に十分多量に放出された電子群により空間電荷
が形成されている筈であるのに、陰極フィラメントの加
熱が不十分で空間電荷は形成されず、陰極から放出され
た熱電子は電界によって直ちに陰極から引き離され、所
謂温度制限下での電子放出状態になって、場合によって
は陽極電流不足のため、所謂モ−ディングを起こし、遂
にはマグネトロンが損傷されてしまうことがある。
マイクロ波電力発生源として使用する場合などに、その
電源の方式によっては、マイクロ波加熱電力を小さく設
定すると、マグネトロンの陽極印加電圧を低減させるの
と同時に、ほぼ同じ比率でマグネトロンの陰極フィラメ
ント加熱回路に供給する電圧を低減させるようになって
いるものがある。このような電源では、マグネトロンの
使用状況によっては、通常の状態ならば陰極フィラメン
トの近傍に十分多量に放出された電子群により空間電荷
が形成されている筈であるのに、陰極フィラメントの加
熱が不十分で空間電荷は形成されず、陰極から放出され
た熱電子は電界によって直ちに陰極から引き離され、所
謂温度制限下での電子放出状態になって、場合によって
は陽極電流不足のため、所謂モ−ディングを起こし、遂
にはマグネトロンが損傷されてしまうことがある。
【０００７】本発明は、上記のような熱電子放出量不足
の問題を解決し、有効な熱電子放出量が加熱電力に対し
て比較的大きく、しかも容易に量産できる電子管用ヘリ
カルコイル陰極を提供することを目的とする。
の問題を解決し、有効な熱電子放出量が加熱電力に対し
て比較的大きく、しかも容易に量産できる電子管用ヘリ
カルコイル陰極を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、断面形状が楕円形または長円形ま
たは長方形のフィラメントを用いて断面形状の長手方向
がヘリカルコイルの軸方向に平行になるように巻回して
形成することにした。
に本発明においては、断面形状が楕円形または長円形ま
たは長方形のフィラメントを用いて断面形状の長手方向
がヘリカルコイルの軸方向に平行になるように巻回して
形成することにした。
【０００９】
【作用】素線として予め断面形状が楕円形または長円形
または長方形のタングステンフィラメントを製作するこ
とは伸線用超硬ダイスの孔形状を異形にし、線引き法に
よって可能である。寸法精度の向上も例えばロ−ラダイ
ス法等の応用によって可能である。このような断面形状
の素線を巻線用治具にやや強く巻きつければ、自然に断
面形状の長手方向がヘリカルコイルの軸方向に向いてし
まう。
または長方形のタングステンフィラメントを製作するこ
とは伸線用超硬ダイスの孔形状を異形にし、線引き法に
よって可能である。寸法精度の向上も例えばロ−ラダイ
ス法等の応用によって可能である。このような断面形状
の素線を巻線用治具にやや強く巻きつければ、自然に断
面形状の長手方向がヘリカルコイルの軸方向に向いてし
まう。
【００１０】電子管の陰極からの有効な熱電子放出量は
、ヘリカルコイルフィラメント陰極の場合、空間電荷が
形成されているような場合は数値的には余り簡単に言え
ないが、陰極から放出された熱電子が電界によって直ち
に陰極から引き離される、所謂温度制限下での電子放出
状態においては、陰極と陽極の間の距離や両極間の印加
電圧等が一定な、即ち陰極フィラメント近傍における電
界印加状態が同じ場合、陽極に対向する陰極の有効表面
積が大きい方が、大きくなる。此の点を更に詳細に説明
する。
、ヘリカルコイルフィラメント陰極の場合、空間電荷が
形成されているような場合は数値的には余り簡単に言え
ないが、陰極から放出された熱電子が電界によって直ち
に陰極から引き離される、所謂温度制限下での電子放出
状態においては、陰極と陽極の間の距離や両極間の印加
電圧等が一定な、即ち陰極フィラメント近傍における電
界印加状態が同じ場合、陽極に対向する陰極の有効表面
積が大きい方が、大きくなる。此の点を更に詳細に説明
する。
【００１１】上記の如く従来真円形であったフィラメン
トの断面形状を楕円形または長円形等にすれば、断面積
に対して、エネルギ−を放射して低温にする表面積の割
合が増え、同じ加熱電力の場合はフィラメント温度は低
下する。このエネルギ−の放射は周知の如く略絶対温度
の４乗に比例して行われる。一方、フィラメントからの
熱電子放出効率はほぼ絶対温度の２乗に比例して行われ
る。結局、本発明により熱電子を放出する有効表面積を
増やすと、フィラメント温度は僅かに低下するが、陰極
の有効表面積の増加は温度低下に伴う熱電子放出効率の
低下を補償して更に熱電子放出の総量を増やす。これは
、上記の如き、陰極フィラメントが放出した熱電子は全
て電界に持ち去られるような条件下でマグネトロンが使
用されているか又はそれに近い状態の場合には、極めて
大きな効果がある。
トの断面形状を楕円形または長円形等にすれば、断面積
に対して、エネルギ−を放射して低温にする表面積の割
合が増え、同じ加熱電力の場合はフィラメント温度は低
下する。このエネルギ−の放射は周知の如く略絶対温度
の４乗に比例して行われる。一方、フィラメントからの
熱電子放出効率はほぼ絶対温度の２乗に比例して行われ
る。結局、本発明により熱電子を放出する有効表面積を
増やすと、フィラメント温度は僅かに低下するが、陰極
の有効表面積の増加は温度低下に伴う熱電子放出効率の
低下を補償して更に熱電子放出の総量を増やす。これは
、上記の如き、陰極フィラメントが放出した熱電子は全
て電界に持ち去られるような条件下でマグネトロンが使
用されているか又はそれに近い状態の場合には、極めて
大きな効果がある。
【００１２】本発明は電子管の陰極の構造を殆ど変えず
に適用できるので、電子管出力に余裕がある場合は、陰
極温度を多少下げて陰極寿命を長くすることもできる。
に適用できるので、電子管出力に余裕がある場合は、陰
極温度を多少下げて陰極寿命を長くすることもできる。
【００１３】
【実施例】図２はヘリカルコイル陰極を用いたマグネト
ロンの陰極近傍の側断面図で、１はヘリカルコイル陰極
、２は陽極、３、４は、夫々、無効な電子の散乱を防止
する上、下エンドシ−ルド、５、６は磁極、７は陽極２
の内側に形成された空洞共振器群に発生したマイクロ波
電力を出力部に導いて放射させる出力線、８、９は陰極
支持線である。図３は、参考用に、従来の断面形状が真
円形のフィラメントを用いた陰極１と陽極（ベイン）２
を示す図である。フィラメントと陽極の間の距離Ｇを一
定にした状態でのフィラメント有効部のコイル軸方向の
長さはＳ１となる。
ロンの陰極近傍の側断面図で、１はヘリカルコイル陰極
、２は陽極、３、４は、夫々、無効な電子の散乱を防止
する上、下エンドシ−ルド、５、６は磁極、７は陽極２
の内側に形成された空洞共振器群に発生したマイクロ波
電力を出力部に導いて放射させる出力線、８、９は陰極
支持線である。図３は、参考用に、従来の断面形状が真
円形のフィラメントを用いた陰極１と陽極（ベイン）２
を示す図である。フィラメントと陽極の間の距離Ｇを一
定にした状態でのフィラメント有効部のコイル軸方向の
長さはＳ１となる。
【００１４】図１は本発明に係る断面形状が楕円形で其
の断面の長手方向がヘリカルコイル軸に平行に配列して
形成されたヘリカルコイル陰極１ａと陽極（ベイン）２
を示す図である。フィラメントと陽極の間の距離Ｇを一
定にした状態でのフィラメント有効部のコイル軸方向の
長さはＳ２となる。フィラメントの断面積を一定（通常
は加熱電力一定と同じ）にした場合は、本発明陰極の方
が明らかに陰極の有効面積は大きく、即ちＳ２＞Ｓ１と
なり、上記のような理由で、マグネトロンが、その熱陰
極が放出可能な電子は全て直ちに電界によって持ち去ら
れるような条件で使用されているか又はそれに近い場合
には、本発明による陰極有効表面積の増大は面積増加に
ほぼ比例した電子放出総量の増加をもたらす。
の断面の長手方向がヘリカルコイル軸に平行に配列して
形成されたヘリカルコイル陰極１ａと陽極（ベイン）２
を示す図である。フィラメントと陽極の間の距離Ｇを一
定にした状態でのフィラメント有効部のコイル軸方向の
長さはＳ２となる。フィラメントの断面積を一定（通常
は加熱電力一定と同じ）にした場合は、本発明陰極の方
が明らかに陰極の有効面積は大きく、即ちＳ２＞Ｓ１と
なり、上記のような理由で、マグネトロンが、その熱陰
極が放出可能な電子は全て直ちに電界によって持ち去ら
れるような条件で使用されているか又はそれに近い場合
には、本発明による陰極有効表面積の増大は面積増加に
ほぼ比例した電子放出総量の増加をもたらす。
【００１５】図４は各種フィラメント断面形状を示し、
同図（ａ）は従来の円形断面、図（ｂ）は楕円形、図（
ｃ）は長円形、図（ｄ）は長方形を示す。長方形でも使
用可能であるが、量産はやや困難である。
同図（ａ）は従来の円形断面、図（ｂ）は楕円形、図（
ｃ）は長円形、図（ｄ）は長方形を示す。長方形でも使
用可能であるが、量産はやや困難である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、有
効な熱電子放出量が加熱電力に対して従来に比較して大
きい電子管用ヘリカルコイル陰極を容易に実現できる。 また、逆に同一出力を得ながら、陰極温度を低下させ、
陰極を長寿命化することができる。
効な熱電子放出量が加熱電力に対して従来に比較して大
きい電子管用ヘリカルコイル陰極を容易に実現できる。 また、逆に同一出力を得ながら、陰極温度を低下させ、
陰極を長寿命化することができる。
【図１】本発明に係る断面形状が楕円形で其の断面の長
手方向がヘリカルコイル軸に平行に配列して形成された
ヘリカルコイル陰極と陽極を示す図である。
手方向がヘリカルコイル軸に平行に配列して形成された
ヘリカルコイル陰極と陽極を示す図である。
【図２】ヘリカルコイル陰極を用いたマグネトロンの陰
極近傍の側断面図である。
極近傍の側断面図である。
【図３】従来の断面形状が真円形のフィラメントを用い
たヘリカルコイル陰極と陽極を示す図である。
たヘリカルコイル陰極と陽極を示す図である。
【図４】（ａ）は従来の真円形断面のフィラメントを示
す図、（ｂ）は楕円形断面のフィラメントを示す図、（
ｃ）は長円形断面のフィラメントを示す図、（ｄ）は長
方形断面のフィラメントを示す図である。
す図、（ｂ）は楕円形断面のフィラメントを示す図、（
ｃ）は長円形断面のフィラメントを示す図、（ｄ）は長
方形断面のフィラメントを示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】断面形状が楕円形または長円形または長方
形のフィラメントを用いて其の断面形状の長手方向がヘ
リカルコイルの軸方向に平行になるように形成したこと
を特徴とする電子管用ヘリカルコイル陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401032A JPH04215231A (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 電子管用ヘリカルコイル陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401032A JPH04215231A (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 電子管用ヘリカルコイル陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04215231A true JPH04215231A (ja) | 1992-08-06 |
Family
ID=18510894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2401032A Pending JPH04215231A (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 電子管用ヘリカルコイル陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04215231A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5635797A (en) * | 1994-03-09 | 1997-06-03 | Hitachi, Ltd. | Magnetron with improved mode separation |
| EP2197015A4 (en) * | 2007-10-05 | 2012-01-04 | Denki Kagaku Kogyo Kk | ELECTRON SOURCE AND ELECTRON BEAM DEVICE |
| WO2013054799A1 (ja) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオン源およびそれを用いたイオンビーム装置 |
-
1990
- 1990-12-10 JP JP2401032A patent/JPH04215231A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5635797A (en) * | 1994-03-09 | 1997-06-03 | Hitachi, Ltd. | Magnetron with improved mode separation |
| EP2197015A4 (en) * | 2007-10-05 | 2012-01-04 | Denki Kagaku Kogyo Kk | ELECTRON SOURCE AND ELECTRON BEAM DEVICE |
| US8519608B2 (en) | 2007-10-05 | 2013-08-27 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Electron source and electron beam apparatus |
| WO2013054799A1 (ja) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオン源およびそれを用いたイオンビーム装置 |
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