JPH0531796Y2

JPH0531796Y2 -

Info

Publication number: JPH0531796Y2
Application number: JP1983067446U
Authority: JP
Priority date: 1983-05-06
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1993-08-16
Also published as: JPS59173250U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、電子ビーム溶接機用把持型熱電子放
射陰極、特に円柱状の六ホウ化物の陰極チツプを
用い、均一かつ大電流の電子ビームが安定して得
ることができる電子ビーム溶接機用把持型熱電子
放射陰極に関する。

本考案において陰極チツプに設けた切欠部と
は、陰極チツプの側面において、その中心軸に対
して相対する位置にその中心軸と平行な面を具え
たものをいう。

従来から、電子ビーム溶接機、電子ビーム溶断
機、電子ビーム融解装置あるいは電子ビーム露光
機等の電子ビーム加工装置、電子顕微鏡等の電子
線分析装置の陰極としては、タングステンやタン
タル等の高融点金属が用いられていたが、最近こ
れらの高融点金属に変わつてホウ化物陰極が用い
られるようになつた。

ホウ化物陰極は従来の高融点金属陰極に比べ寿
命が長いこと、放射電流密度が高く、その輝度が
高いこと、安定性が良いことからすぐれた陰極で
あるが、電子ビーム露光機、電子顕微鏡等のカソ
ードで得られる電流値は数μA〜数10μA程度と比
較的小さいので、一部の電子線応用機器で、前記
した全ての装置に対して用いられていないのが現
状である。

第１図及び第２図に示す従来例の把持型熱電子
放射陰極は、角柱状のLaB₆陰極チツプ２１を角
柱状の発熱性グラフアイト部材２２，２３を介し
て弾力性を有する導電性支持体２４，２５により
押圧し面接触により把持し、さらにその導電性支
持体２４，２５はターミナル電極に接続され、
LaB₆陰極チツプが1400〜1600℃の作動温度にな
るように発熱性グラフアイト部材２２，２３に通
電され加熱されるように構成されている。従つ
て、陰極チツプと発熱性グラフアイト部材とは面
接触によつて挾持されるので、LaB₆陰極チツプ
の形状は四角柱であることが好ましいが、放出さ
れる電子ビームの面から見ると好ましくない。そ
の理由は、陰極チツプの電子放出面２６が四角で
あるため、その端部の各角２７ａ，２７ｂ，２７
ｃ，２７ｄに強い電界が集中し、そのビーム形状
は第３図に示すように４すみが強くなり、その強
度分布は第４図に示すような複雑な形状となり、
均一な電子ビームが得られなくなるからである。

また、第５図は、第２図の陰極チツプ２１の四
角柱の先端を円錐状に形成し、電子放出面３１を
円形に改良したものであるが、第６図に示すよう
に電子ビームの形状は良好となるが、その強度分
布は第７図に示すようになり、これでもなお円錐
面３２の影響が残り均一な電子ビームは得られな
い。

以上の第１〜７図に示した従来例の把持型熱電
子放射陰極を、カソード電流値が50mAよりも大
きいことが要求される溶接機に用いても、十分に
満足した性能を発揮することはできなかつた。

本考案はこれらの欠点を解決することを目的と
したものであつて、均一かつ大電流の電子ビーム
を安定して得ることができる電子ビーム溶接機用
把持型熱電子放射陰極を提供しようとするもので
ある。

すなわち、本考案は、陰極チツプと導電性支持
体とを発熱性グラフアイト部材を介して押圧して
一体化する熱電子放射陰極において、前記陰極チ
ツプの形状を電子放出面が平面である円柱状とす
るとともにその側面にグラフアイト部材の平面と
接する面を具えた切欠部を形成し、その切欠部の
平面と前記グラフアイト部材の平面とが接合する
ように構成してなることを特徴とする電子ビーム
溶接機用把持型熱電子放射陰極である。

以下さらに本考案を図面に従つて具体的に説明
する。

第８図は本考案の実施例の電子ビーム溶接機用
把持型熱電子放射陰極の斜視図である。

第８図と第９図に示すように、陰極チツプ４１
は、電子放出面が平面である円柱状のLaB₆から
なつており、それを発熱性グラフアイト部材４
２，４３によつて、平面で密接されるように切欠
部４９が設けられている。さらに、発熱性グラフ
アイト部材４２，４３は、弾力性ある導電性支持
体４４，４５により押圧され陰極チツプ４１を把
持するように構成されている。

本考案において、特に重要なことは、陰極チツ
プは電子放出面が平面である円柱状のものを用
い、かつ、その電子放出面４６からみて、上部に
角柱状の発熱性グラフアイト部材が面接触するよ
うに陰極チツプの軸方向に平行な平面を具えた切
欠部を設け、この切欠部の平面と前記グラフアイ
ト部材の平面とを接触させ導電性支持体により押
圧することである。

本考案において、切欠部は、第８図及び第９図
に示すように陰極チツプの下端まで切断したもの
の他、陰極チツプの側面に発熱性グラフアイト部
材の端部が挿入される大きさの部分だけ切欠いた
ものであつてもよい。このように陰極チツプを電
子放出面が平面である円柱状とすることによつて
側面の表面積は角柱状の約80％となり加熱に要す
る消費電力を約20％減少させることが可能とな
る。例えば従来例の２mm角×3.5ｍ長さのLaB₆の
角柱状陰極チツプを作動温度まで加熱するに要す
る消費電力は38Wであつたのに対し、２mm径×
3.5mm長さの円柱状陰極を用いると31Wで十分作
動温度にまで加熱することが出来る。

前記、本考案の電子放出面が平面である円柱状
の陰極を電子ビーム溶接機に搭載し、加速電圧
50KVにて使用したところ、ビーム電流値150mA
を取ることが出来た。陰極チツプの先端電子放出
面４６から発生する電子ビームの形状は第１０図
に示すように円形であり、またその強度分布は第
１１図のように均質となり、自動車部品及び航空
機部品などの電子ビーム溶接が容易に行うことが
できた。

また、本考案の陰極は安定性の面においてすぐ
れたものであつて、従来例の単に角柱の平面を挾
持する構造のものにあつては加熱冷却によつて陰
極チツプの傾きを生じ電子ビームの軸合せができ
なくなるが、本考案によれば陰極チツプに切欠部
を有するため陰極チツプと発熱性グラフアイト部
材とが良くかみ合わされ、チツプの傾きが低減さ
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は従来例、第８〜１１図は本考案の
実施例を示すものである。第１図は従来例の把持
型陰極の正面図、第２図は第１図の陰極チツプ把
持部分の拡大斜視図、第３図は第２図の陰極から
放出される電子ビームの形状図、第４図は第２図
の陰極から放出させる電子ビームの強度分布図、
第５図は第２図と異なる陰極の斜視図、第６図は
第５図の陰極から放出される電子ビームの形状
図、第７図は第５図の陰極から放出される電子ビ
ームの強度分布図、第８図は本考案の電子ビーム
溶接機用把持型熱電子放射陰極の斜視図、第９図
は第８図の陰極チツプの側面図、第１０図は第８
図の陰極から放出される電子ビームの形状図、第
１１図は第８図の陰極から放出される電子ビーム
の強度分布図である。符号、２１……陰極チツプ、２２，２３……グ
ラフアイト部材、２４，２５……導電性支持体、
２６……電子放出面、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，
２７ｄ……陰極チツプの角、３１……電子放出
面、３２……円錐面、４１……円柱状陰極チツ
プ、４２，４３……グラフアイト部材、４４，４
５……導電性支持体、４６……電子放出面、４９
……切欠部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

陰極チツプと導電性支持体とを発熱性グラフア
イト部材を介して押圧し一体化する熱電子放射陰
極において、前記陰極チツプの形状を電子放出面
が平面である円柱状とするとともに、その側面に
グラフアイト部材の平面と接する面を具えた切欠
部を形成し、その切欠部の平面と前記グラフイト
部材の平面とが接するように構成してなることを
特徴とする電子ビーム溶接機用把持型熱電子放射
陰極。