JPH0810637B2 - 高周波電子銃装置 - Google Patents
高周波電子銃装置Info
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- JPH0810637B2 JPH0810637B2 JP2207302A JP20730290A JPH0810637B2 JP H0810637 B2 JPH0810637 B2 JP H0810637B2 JP 2207302 A JP2207302 A JP 2207302A JP 20730290 A JP20730290 A JP 20730290A JP H0810637 B2 JPH0810637 B2 JP H0810637B2
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- microwave
- electric field
- high frequency
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/024—Electron guns using thermionic emission of cathode heated by electron or ion bombardment or by irradiation by other energetic beams, e.g. by laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
- H01J23/06—Electron or ion guns
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Microwave Tubes (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、線形電子加速器に用いられる高周波電子
銃装置に関するものである。
銃装置に関するものである。
［従来の技術］ 第７図は、例えば「Nuclear Instruments and Method
s in Physics Research」、222〜226ページ、A272、198
8年、North-Holland Physics Publishing Divisionに記
載された従来の高周波電子銃装置を示す断面図である。
同図において（１）は高周波電子銃、（２）はこの高周
波電子銃の中央部に設けられた電子を発生させるカソー
ド、（３）はこのカソード（２）を裏側から加熱するフ
ィラメント、（４）はこのフィラメントの電源、（５）
はこの電源（４）をベーキングのために制御するベーキ
ング制御装置、（６）は電子を加速する場である高周波
空洞、（７）はこの高周波空洞に接続された導波管、
（８）はこの導波管（７）に接続されたマイクロ波発生
装置である。
s in Physics Research」、222〜226ページ、A272、198
8年、North-Holland Physics Publishing Divisionに記
載された従来の高周波電子銃装置を示す断面図である。
同図において（１）は高周波電子銃、（２）はこの高周
波電子銃の中央部に設けられた電子を発生させるカソー
ド、（３）はこのカソード（２）を裏側から加熱するフ
ィラメント、（４）はこのフィラメントの電源、（５）
はこの電源（４）をベーキングのために制御するベーキ
ング制御装置、（６）は電子を加速する場である高周波
空洞、（７）はこの高周波空洞に接続された導波管、
（８）はこの導波管（７）に接続されたマイクロ波発生
装置である。
次に動作について説明する。高周波電子銃（１）の運
用に先立ち、フィラメント（３）によってカソード
（２）を温度制御しながら長時間熱することによりベー
キングを行う。これにより製造時カソード（２）に含ま
れていた不純分子などのガスを図示しない真空ポンプに
て除去し、カソード（２）を運用時に加熱したときのイ
オン化ガスの発生量を抑える。すると運転中の真空度を
上げることが可能になり、カソード（２）からの電子が
発生しやすくなる。上記の文献では約200℃で数十時間
ベーキングを行って、１〜10×10-10Torrの真空度が得
られる。このベーキング作業はまた残留ガスの影響でカ
ソード（２）の材質によっては表面に酸化物を形成して
熱電子放射が減少したりするのを少なくするのにも用い
られる。そして実際の運用ではカソード（２）をフィラ
メント（３）によって加熱して活性化した後、電子を発
生させ、これを導波管（７）を通じたマイクロ波発生装
置（８）からのマイクロ波で加速電界を与えて加速して
いる。
用に先立ち、フィラメント（３）によってカソード
（２）を温度制御しながら長時間熱することによりベー
キングを行う。これにより製造時カソード（２）に含ま
れていた不純分子などのガスを図示しない真空ポンプに
て除去し、カソード（２）を運用時に加熱したときのイ
オン化ガスの発生量を抑える。すると運転中の真空度を
上げることが可能になり、カソード（２）からの電子が
発生しやすくなる。上記の文献では約200℃で数十時間
ベーキングを行って、１〜10×10-10Torrの真空度が得
られる。このベーキング作業はまた残留ガスの影響でカ
ソード（２）の材質によっては表面に酸化物を形成して
熱電子放射が減少したりするのを少なくするのにも用い
られる。そして実際の運用ではカソード（２）をフィラ
メント（３）によって加熱して活性化した後、電子を発
生させ、これを導波管（７）を通じたマイクロ波発生装
置（８）からのマイクロ波で加速電界を与えて加速して
いる。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の高周波電子銃装置は以上のように構成されてい
るので、カソード（２）の活性化には長時間所定の温度
になるよう制御するために装置が複雑になり操作も難し
く、時間もかかるなどの課題があった。
るので、カソード（２）の活性化には長時間所定の温度
になるよう制御するために装置が複雑になり操作も難し
く、時間もかかるなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たもので、カソードにレーザ光を照射して光電子を生成
し、この光電子をマイクロ波の電界の位相を制御して上
記カソードに衝突させて上記カソードを活性化すること
で、短時間でカソードを活性化させることのできる高周
波電子銃装置を提供することを目的とする。
たもので、カソードにレーザ光を照射して光電子を生成
し、この光電子をマイクロ波の電界の位相を制御して上
記カソードに衝突させて上記カソードを活性化すること
で、短時間でカソードを活性化させることのできる高周
波電子銃装置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］ この発明に係わる高周波電子銃装置は、カソードを有
する高周波電子銃と、この高周波電子銃の端部に配設さ
れた高周波空洞と、基準信号を発生する基準信号発生器
と、この基準信号発生器からの基準信号に基づいてマイ
クロ波を発生させるとともに、導波管を介して上記マイ
クロ波を上記高周波空洞に伝送するマイクロ波発生装置
と、上記基準信号の周期に合わせてレーザ光をカソード
に照射するレーザ光発生装置と、上記マイクロ波の正電
界の立ち下がり位相で上記レーザ光発生装置にレーザ光
を照射する指令信号を出力する移相器とを備えたもので
ある。
する高周波電子銃と、この高周波電子銃の端部に配設さ
れた高周波空洞と、基準信号を発生する基準信号発生器
と、この基準信号発生器からの基準信号に基づいてマイ
クロ波を発生させるとともに、導波管を介して上記マイ
クロ波を上記高周波空洞に伝送するマイクロ波発生装置
と、上記基準信号の周期に合わせてレーザ光をカソード
に照射するレーザ光発生装置と、上記マイクロ波の正電
界の立ち下がり位相で上記レーザ光発生装置にレーザ光
を照射する指令信号を出力する移相器とを備えたもので
ある。
［作用］ この発明における高周波電子銃装置は、レーザ光発生
装置が基準信号の周期に合わせてレーザ光をカソードに
照射し、移相器がマイクロ波の正電界の立ち下がり位相
でレーザ光発生装置にレーザ光を照射する指令信号を出
力するので、レーザ光をカソードに照射することにより
カソードより発生した光電子を次の負電界でカソード方
向へ逆加速してカソードに当てることでカソードを活性
化させる。
装置が基準信号の周期に合わせてレーザ光をカソードに
照射し、移相器がマイクロ波の正電界の立ち下がり位相
でレーザ光発生装置にレーザ光を照射する指令信号を出
力するので、レーザ光をカソードに照射することにより
カソードより発生した光電子を次の負電界でカソード方
向へ逆加速してカソードに当てることでカソードを活性
化させる。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図を用いて説明する。第
１図において、符号（２）（６）（７）（８）は従来に
おける第７図のものと同等であり説明を省略する。また
（1a）は高周波電子銃、（９）はカソード（２）を励起
して光電子を発生するためのレーザ光を発生させるレー
ザ光発生装置、（10）はマイクロ波発生装置（８）が発
生するマイクロ波の周期を決定する基準信号を発生する
基準信号発生器、（11）はマイクロ波発生装置（８）が
発生するマイクロ波に対するレーザ光発生装置（９）か
らのレーザ光の発生位相を制御する移相器である。
１図において、符号（２）（６）（７）（８）は従来に
おける第７図のものと同等であり説明を省略する。また
（1a）は高周波電子銃、（９）はカソード（２）を励起
して光電子を発生するためのレーザ光を発生させるレー
ザ光発生装置、（10）はマイクロ波発生装置（８）が発
生するマイクロ波の周期を決定する基準信号を発生する
基準信号発生器、（11）はマイクロ波発生装置（８）が
発生するマイクロ波に対するレーザ光発生装置（９）か
らのレーザ光の発生位相を制御する移相器である。
次に動作について説明する。この高周波電子銃装置
は、高周波空洞（６）内で上記基準信号発生器（10）の
信号と同一周期でマイクロ波発生装置（８）にマイクロ
波を発生させる。そして上記移相器（11）にてこのマイ
クロ波があとで発生させる光電子によって加速位相とな
るタイミングで上記レーザ光発生装置（９）でモードロ
ックされた数ピコ秒のレーザ光を発生させる。このレー
ザ光を上記カソード（２）に当てて、光電子を発生さ
せ、この光電子を高調波空洞（６）内でマイクロ波発生
装置（８）に発生させたマイクロ波の加速位相にのせて
加速させている。
は、高周波空洞（６）内で上記基準信号発生器（10）の
信号と同一周期でマイクロ波発生装置（８）にマイクロ
波を発生させる。そして上記移相器（11）にてこのマイ
クロ波があとで発生させる光電子によって加速位相とな
るタイミングで上記レーザ光発生装置（９）でモードロ
ックされた数ピコ秒のレーザ光を発生させる。このレー
ザ光を上記カソード（２）に当てて、光電子を発生さ
せ、この光電子を高調波空洞（６）内でマイクロ波発生
装置（８）に発生させたマイクロ波の加速位相にのせて
加速させている。
ここで、マイクロ波の位相とレーザ光の発生のタイミ
ングについて、第１図、第２図で説明する。
ングについて、第１図、第２図で説明する。
第２図（ａ）は加速位相のマイクロ波の電界、第２図
（ｂ）はレーザ光のパルス波形、第２図（ｃ）は０加速
位相のマイクロ波電界、第２図（ｄ）は逆方向への加速
位相のマイクロ波電界を表わす。図中ｘ軸は時間軸、ｙ
軸は電界の強さ、ｅは光電子、ｆは上記基準信号発生器
（10）の発信周波数（2856MHz）を表わしている。した
がって、第２図（ｂ）のτはレーザ光のパルス波の周期
となり、マイクロ波電界の周期とも一致している。ま
た、第２図（ａ）において、Ａ区域はレーザ光発生装置
（９）がレーザ光をカソード（２）に照射することでカ
ソード（２）より光電子を発生させる区域、Ｂ区域はＡ
区域で発生させた光電子をマイクロ波の負電界にのせて
逆加速してカソード（２）に当てる区域、Ｃ区域はＢ区
域で光電子をカソード（２）に当てることでカソード
（２）が活性化し、カソード（２）から放出される電子
をマイクロ波の正電界にのせて加速して放出する区域で
ある。
（ｂ）はレーザ光のパルス波形、第２図（ｃ）は０加速
位相のマイクロ波電界、第２図（ｄ）は逆方向への加速
位相のマイクロ波電界を表わす。図中ｘ軸は時間軸、ｙ
軸は電界の強さ、ｅは光電子、ｆは上記基準信号発生器
（10）の発信周波数（2856MHz）を表わしている。した
がって、第２図（ｂ）のτはレーザ光のパルス波の周期
となり、マイクロ波電界の周期とも一致している。ま
た、第２図（ａ）において、Ａ区域はレーザ光発生装置
（９）がレーザ光をカソード（２）に照射することでカ
ソード（２）より光電子を発生させる区域、Ｂ区域はＡ
区域で発生させた光電子をマイクロ波の負電界にのせて
逆加速してカソード（２）に当てる区域、Ｃ区域はＢ区
域で光電子をカソード（２）に当てることでカソード
（２）が活性化し、カソード（２）から放出される電子
をマイクロ波の正電界にのせて加速して放出する区域で
ある。
次に移相器（11）に動作について説明する。移相器
（11）は第２図（ａ）のＡ区域に示すマイクロ波電界の
正電界の立ち下がりの位相時に、上記レーザ光発生装置
（９）がカソード（２）に対してレーザ光を照射するよ
うに、上記レーザ光発生装置（９）に指示信号を出力す
る。上記動作にてカソード（２）より出力される光電子
は、第２図（ｃ）に示すようなマイクロ波電界のＯ加速
位相を経て、第２図（ｄ）に示すようなマイクロ波電界
の逆加速位相にのってカソード（２）に当たる。この光
電子が当たることでカソード（２）は活性化し、カソー
ド（２）からは電子が発生し、これら電子が第２図
（ａ）に示すＣ区域の加速位相にのって図示しない外部
へ放射される。
（11）は第２図（ａ）のＡ区域に示すマイクロ波電界の
正電界の立ち下がりの位相時に、上記レーザ光発生装置
（９）がカソード（２）に対してレーザ光を照射するよ
うに、上記レーザ光発生装置（９）に指示信号を出力す
る。上記動作にてカソード（２）より出力される光電子
は、第２図（ｃ）に示すようなマイクロ波電界のＯ加速
位相を経て、第２図（ｄ）に示すようなマイクロ波電界
の逆加速位相にのってカソード（２）に当たる。この光
電子が当たることでカソード（２）は活性化し、カソー
ド（２）からは電子が発生し、これら電子が第２図
（ａ）に示すＣ区域の加速位相にのって図示しない外部
へ放射される。
これを第３図、第４図でさらに詳しく説明する。「加
速器」256〜266ページ、実験物理学講座、第28巻、共立
出版株式会社に記載の第３図、第４図によれば、線形電
子加速器は、強力なマイクロ波の電界によって電子をま
っすぐに加速する高周波形の粒子加速装置である。い
ま、第３図のように、左から右へ位相速度Vpで進む電波
のある一部分を考えてみよう。ABの間は電子を加速する
位相、BCの間は電子を減速する位相である。もし、電子
の速度VeとVpが非常に異なっていれば、電界の位相に対
する電子の位相θは時間と共にずれていくので、加速と
減速が交互に繰り返され、平均としては加速も減速もさ
れないことになる。しかし、電子の速度が電界の位相速
度に等しく、加速の位相、例えばＳ点にのっていれば、
E0：マイクロ波の電界のピーク値とすると電子は常に電
場Ez＝E0・sinθの作用を受け、電波とともに距離Ｌを
進めば電子は ｅ・Ｌ・E0・sinθ の運動エネルギーを得ることになる。電子は加速され
て速度を増していくので、それに応じて電界の位相速度
も増やしてやらなければならないが、電子はその質量が
軽いため、すぐ光速に近づくが相対性原理により光速が
上限となるので、電子の速度に合わせ位相速度は一定
（≒Ｃ）でよい。
速器」256〜266ページ、実験物理学講座、第28巻、共立
出版株式会社に記載の第３図、第４図によれば、線形電
子加速器は、強力なマイクロ波の電界によって電子をま
っすぐに加速する高周波形の粒子加速装置である。い
ま、第３図のように、左から右へ位相速度Vpで進む電波
のある一部分を考えてみよう。ABの間は電子を加速する
位相、BCの間は電子を減速する位相である。もし、電子
の速度VeとVpが非常に異なっていれば、電界の位相に対
する電子の位相θは時間と共にずれていくので、加速と
減速が交互に繰り返され、平均としては加速も減速もさ
れないことになる。しかし、電子の速度が電界の位相速
度に等しく、加速の位相、例えばＳ点にのっていれば、
E0：マイクロ波の電界のピーク値とすると電子は常に電
場Ez＝E0・sinθの作用を受け、電波とともに距離Ｌを
進めば電子は ｅ・Ｌ・E0・sinθ の運動エネルギーを得ることになる。電子は加速され
て速度を増していくので、それに応じて電界の位相速度
も増やしてやらなければならないが、電子はその質量が
軽いため、すぐ光速に近づくが相対性原理により光速が
上限となるので、電子の速度に合わせ位相速度は一定
（≒Ｃ）でよい。
第４図で電子の逆方向加速について説明する。カソー
ド（２）の活性化時には、カソード（２）から発生した
電子を正電界で引き出し加速する。この電子が時間変化
により、負電界の位相に入り速度が減速され、停止す
る。ついには逆方向に加速されて、例えばＳ点にのって
いれば、電子は常に電場Ez＝E0・sinθの作用を受け、
電子は加速されて速度を増していき電界の位相とともに
距離−Ｌを進めば電子は ｅ・−Ｌ・−E0・sinθ の運動エネルギーを得ることになる。この運動エネル
ギーを得た電子はカソード（２）の原子に当たり、カソ
ード（２）を活性化する。なお、カソード（２）の材料
の種類により活性化するのに適正な運動エネルギーにな
るように加速する。
ド（２）の活性化時には、カソード（２）から発生した
電子を正電界で引き出し加速する。この電子が時間変化
により、負電界の位相に入り速度が減速され、停止す
る。ついには逆方向に加速されて、例えばＳ点にのって
いれば、電子は常に電場Ez＝E0・sinθの作用を受け、
電子は加速されて速度を増していき電界の位相とともに
距離−Ｌを進めば電子は ｅ・−Ｌ・−E0・sinθ の運動エネルギーを得ることになる。この運動エネル
ギーを得た電子はカソード（２）の原子に当たり、カソ
ード（２）を活性化する。なお、カソード（２）の材料
の種類により活性化するのに適正な運動エネルギーにな
るように加速する。
以上の動作により、マイクロ波の電界の加速位相の立
ち下がり、つまり第２図（ａ）に示すＡ区域でレーザパ
ルス光をカソード（２）に照射することで、カソード
（２）から光電子を発生させ、第２図（ａ）のＢ区域に
示す電界の逆加速位相でこの光電子をカソード（２）に
当てることでカソード（２）を活性化し、これによりカ
ソード（２）より発生した電子を第２図（ａ）のＣ区域
に示す電界の加速位相にのせて放射することで、第７図
に示す高周波電子銃装置よりも短時間で電子を放出でき
るようになる。
ち下がり、つまり第２図（ａ）に示すＡ区域でレーザパ
ルス光をカソード（２）に照射することで、カソード
（２）から光電子を発生させ、第２図（ａ）のＢ区域に
示す電界の逆加速位相でこの光電子をカソード（２）に
当てることでカソード（２）を活性化し、これによりカ
ソード（２）より発生した電子を第２図（ａ）のＣ区域
に示す電界の加速位相にのせて放射することで、第７図
に示す高周波電子銃装置よりも短時間で電子を放出でき
るようになる。
次に他の発明による高周波電子銃装置を第５図につい
て説明する。図において（1b）は高周波電子銃、（６）
〜（８）は従来例と同様であり、（9a）は上記カソード
（２）を活性化させるレーザ光を発生するレーザ光発生
装置である。
て説明する。図において（1b）は高周波電子銃、（６）
〜（８）は従来例と同様であり、（9a）は上記カソード
（２）を活性化させるレーザ光を発生するレーザ光発生
装置である。
このレーザ光発生装置（9a）は、仕事関数の大きい活
性化効果の高いスペクトラムを持つ、例えばパルス状の
エキシマレーザ光をカソード（２）に照射する。このと
き、連続光では出力不足であり、また仮に出力が十分得
られたならカソード（２）全体が融けてしまう。エキシ
マレーザ光の照射されたカソード（２）の表面では原子
がプラズマ化し、不純物、酸化膜等が除かれ活性化す
る。通常カソード（２）の表面だけをプラズマ化の最適
温度にするべく、エキシマレーザ光を光強度とパルスの
デューティー比を調整すれば、効率的にカソード（２）
を活性化することが出来る。なおレーザ光の強度を強く
し、パルスのデューティー比を大きく調整すれば、つま
り平均電力を一定とし、照射時間を短くすれば、よりカ
ソード（２）の表面だけをプラズマ化出来る。逆に長く
すれば熱がカソード（２）全体に拡散する時間を与える
のでカソード（２）表面を滑らかにする効果がある。
性化効果の高いスペクトラムを持つ、例えばパルス状の
エキシマレーザ光をカソード（２）に照射する。このと
き、連続光では出力不足であり、また仮に出力が十分得
られたならカソード（２）全体が融けてしまう。エキシ
マレーザ光の照射されたカソード（２）の表面では原子
がプラズマ化し、不純物、酸化膜等が除かれ活性化す
る。通常カソード（２）の表面だけをプラズマ化の最適
温度にするべく、エキシマレーザ光を光強度とパルスの
デューティー比を調整すれば、効率的にカソード（２）
を活性化することが出来る。なおレーザ光の強度を強く
し、パルスのデューティー比を大きく調整すれば、つま
り平均電力を一定とし、照射時間を短くすれば、よりカ
ソード（２）の表面だけをプラズマ化出来る。逆に長く
すれば熱がカソード（２）全体に拡散する時間を与える
のでカソード（２）表面を滑らかにする効果がある。
次に他の発明による高周波電子銃装置を第６図につい
て説明する。図において（1c）は高周波電子銃、（６）
〜（８）は従来例と同様である。
て説明する。図において（1c）は高周波電子銃、（６）
〜（８）は従来例と同様である。
本発明においては、マイクロは発生装置（８）により
高周波空洞（６）内に発生した高周波電界によりカソー
ド（２）表面を放電させてカソード（２）を活性化させ
る。カソード（２）表面は活性化されていない状態では
不純ガスなどが吸着されていて、真空が上がらず電子が
発生しにくい。このような状態では、高周波空洞（６）
内に生じた高周波電界により電子が陽極に衝突すると、
その表面の陰極物質（気体や付着物）などの電離によっ
て正イオンや光子を発生し、これが陰極に衝突して２次
電子を放出させる。このような過程により、カソード
（２）表面が放電して、吸着されていたガス分子が叩き
出されて上記カソード（２）を活性化することができ
る。また、「放電ハンドブック」、233〜236ページ、電
気学会編、オーム社発売によれば、マイクロ波で起こる
高周波放電を特徴づけるものは、交番電界による正イオ
ンおよび電子の運動である。μを正イオンまたは電子の
移動度、Ｅを電界の最大値とすると、半周期間のそれぞ
れの最大移動距離Ｌとギャップの長さｄとの比L/dは、 L/d＝２μE/2πfd となり、その程度が正イオンまたは電子の残留効果を示
すことになる。そこで２πfdまたはfdをもって周波数の
影響を表しうる。こうしてバーシェンの法則を高周波ま
で拡張すると、ｐを真空度とすれば火花電圧Ｖは Ｖ＝ｆ（pd,fd） の形で表される。非常に周波数の高い時は、電子の慣性
により一定の電界に対する電子温度が下がり、電離効率
が下がるので火花電圧は上昇する。
高周波空洞（６）内に発生した高周波電界によりカソー
ド（２）表面を放電させてカソード（２）を活性化させ
る。カソード（２）表面は活性化されていない状態では
不純ガスなどが吸着されていて、真空が上がらず電子が
発生しにくい。このような状態では、高周波空洞（６）
内に生じた高周波電界により電子が陽極に衝突すると、
その表面の陰極物質（気体や付着物）などの電離によっ
て正イオンや光子を発生し、これが陰極に衝突して２次
電子を放出させる。このような過程により、カソード
（２）表面が放電して、吸着されていたガス分子が叩き
出されて上記カソード（２）を活性化することができ
る。また、「放電ハンドブック」、233〜236ページ、電
気学会編、オーム社発売によれば、マイクロ波で起こる
高周波放電を特徴づけるものは、交番電界による正イオ
ンおよび電子の運動である。μを正イオンまたは電子の
移動度、Ｅを電界の最大値とすると、半周期間のそれぞ
れの最大移動距離Ｌとギャップの長さｄとの比L/dは、 L/d＝２μE/2πfd となり、その程度が正イオンまたは電子の残留効果を示
すことになる。そこで２πfdまたはfdをもって周波数の
影響を表しうる。こうしてバーシェンの法則を高周波ま
で拡張すると、ｐを真空度とすれば火花電圧Ｖは Ｖ＝ｆ（pd,fd） の形で表される。非常に周波数の高い時は、電子の慣性
により一定の電界に対する電子温度が下がり、電離効率
が下がるので火花電圧は上昇する。
火花電圧の周波数特性について一概に言うと、pdが大
変低いと、正イオンの残留効果でγの減少が大きくきい
てＶは直流の時以上にもなる。10-3torr・cm以下のpdで
は直流または低周波では放電しないようなときでも、あ
る臨界のfd以上では、電極の２次電子放出により容易に
低い電圧で放電する。
変低いと、正イオンの残留効果でγの減少が大きくきい
てＶは直流の時以上にもなる。10-3torr・cm以下のpdで
は直流または低周波では放電しないようなときでも、あ
る臨界のfd以上では、電極の２次電子放出により容易に
低い電圧で放電する。
さらに上記「放電ハンドブック」、237〜245ページに
よれば、本発明のように繰り返しパルス（その繰り返し
周波数fr、パルス幅τ）で変調されたマイクロ波では、 Ｖ＝ｆ（pd、fr、τ） の形になる。frが小さくて１発のパルスで放電が完了す
るようになれば、frにあまり関係せず、インパルスの時
のように連続波より幾分高いＶとなる次の実験式があ
る。
よれば、本発明のように繰り返しパルス（その繰り返し
周波数fr、パルス幅τ）で変調されたマイクロ波では、 Ｖ＝ｆ（pd、fr、τ） の形になる。frが小さくて１発のパルスで放電が完了す
るようになれば、frにあまり関係せず、インパルスの時
のように連続波より幾分高いＶとなる次の実験式があ
る。
E/ρ＝42τ-1/8fr-1/18 ただしＥはV/cmで破壊電圧の波高値、ｐはTorr、τはμ
ｓ、frはkHzの単位である。この式の成立範囲は波長λ
が1.25〜10cm、ｐ＝50〜760Torr、fr＝0.02〜2kHz、τ
は0.5〜５μｓで80〜100％の湿度、室温であり、かつpd
λ＞50を適用範囲としている。
ｓ、frはkHzの単位である。この式の成立範囲は波長λ
が1.25〜10cm、ｐ＝50〜760Torr、fr＝0.02〜2kHz、τ
は0.5〜５μｓで80〜100％の湿度、室温であり、かつpd
λ＞50を適用範囲としている。
さらにこれらの方法を組み合わせても同様の効果を奏
する。
する。
［発明の効果］ この発明によれば、高周波電子銃装置は、レーザ光発
生装置が基準信号の周期に合わせてレーザ光をカソード
に照射し、移相器がマイクロ波の正電界の立ち下がり位
相でレーザ光発生装置にレーザ光を照射する指令信号を
出力するので、レーザ光をカソードに照射することによ
りカソードより発生した光電子を次の負電界でカソード
方向へ逆加速してカソードに当てることでカソードを活
性化させることで、短時間でカソードを活性化させるこ
とができるため、次の正電界でカソードより発生した電
子を加速して外部に放射できるようになり、電子銃から
の電子の放射が短時間で出来る効果がある。
生装置が基準信号の周期に合わせてレーザ光をカソード
に照射し、移相器がマイクロ波の正電界の立ち下がり位
相でレーザ光発生装置にレーザ光を照射する指令信号を
出力するので、レーザ光をカソードに照射することによ
りカソードより発生した光電子を次の負電界でカソード
方向へ逆加速してカソードに当てることでカソードを活
性化させることで、短時間でカソードを活性化させるこ
とができるため、次の正電界でカソードより発生した電
子を加速して外部に放射できるようになり、電子銃から
の電子の放射が短時間で出来る効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による高周波電子銃装置の
構成図、第２図は第１図に示す実施例において電子とマ
イクロ波電界の関係とを説明する説明図、第３図は第１
図に示す実施例において電子と加速時のマイクロ波電界
との関係を説明する説明図、第４図は第１図に示す実施
例において電子と減速時のマイクロ波電界との関係を説
明する説明図、第５図は他の実施例による高周波電子銃
装置の構成を示す構成図、第６図は更にその他の実施例
による高周波電子銃装置の構成を示す構成図、第７図は
従来の高周波電子銃装置の構成を示す構成図である。 図において（1a）、（1b）、（1c）は高周波電子銃、
（２）はカソード、（６）は高周波空洞、（７）は導波
管、（８）はマイクロ波発生装置、（９）、（9a）はレ
ーザ光発生装置、（10）は基準信号発生器、（11）は位
相器である。
構成図、第２図は第１図に示す実施例において電子とマ
イクロ波電界の関係とを説明する説明図、第３図は第１
図に示す実施例において電子と加速時のマイクロ波電界
との関係を説明する説明図、第４図は第１図に示す実施
例において電子と減速時のマイクロ波電界との関係を説
明する説明図、第５図は他の実施例による高周波電子銃
装置の構成を示す構成図、第６図は更にその他の実施例
による高周波電子銃装置の構成を示す構成図、第７図は
従来の高周波電子銃装置の構成を示す構成図である。 図において（1a）、（1b）、（1c）は高周波電子銃、
（２）はカソード、（６）は高周波空洞、（７）は導波
管、（８）はマイクロ波発生装置、（９）、（9a）はレ
ーザ光発生装置、（10）は基準信号発生器、（11）は位
相器である。
Claims (1)
- 【請求項１】カソードを有する高周波電子銃と、 この高周波電子銃の端部に配設された高周波空洞と、 基準信号を発生する基準信号発生器と、 この基準信号発生器からの基準信号に基づいてマイクロ
波を発生させるとともに、導波管を介して上記マイクロ
波を上記高周波空洞に伝送するマイクロ波発生装置と、 上記基準信号の周期に合わせてレーザ光を上記カソード
に照射するレーザ光発生装置と、 上記マイクロ波の正電界の立ち下がり位相で上記レーザ
光発生装置にレーザ光を照射する指令信号を出力する移
相器とを備えたことを特徴とする高周波電子銃装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2207302A JPH0810637B2 (ja) | 1990-08-04 | 1990-08-04 | 高周波電子銃装置 |
| US07/655,882 US5097178A (en) | 1990-08-04 | 1991-02-14 | RF electron gun with cathode activating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2207302A JPH0810637B2 (ja) | 1990-08-04 | 1990-08-04 | 高周波電子銃装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0492399A JPH0492399A (ja) | 1992-03-25 |
| JPH0810637B2 true JPH0810637B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=16537532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2207302A Expired - Fee Related JPH0810637B2 (ja) | 1990-08-04 | 1990-08-04 | 高周波電子銃装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5097178A (ja) |
| JP (1) | JPH0810637B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3411196B2 (ja) * | 1997-08-27 | 2003-05-26 | 三菱電機株式会社 | 線形電子加速器 |
| CN101778527B (zh) * | 2010-02-03 | 2012-05-09 | 中国科学技术大学 | 外置阴极独立调谐微波电子枪 |
| US8736199B2 (en) * | 2010-04-13 | 2014-05-27 | John M. J. Madey | Temperature stabilized microwave electron gun |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2284751A (en) * | 1939-08-31 | 1942-06-02 | Rca Corp | Resonant cavity device |
| NL7018701A (ja) * | 1970-12-23 | 1972-06-27 | ||
| US4115720A (en) * | 1977-03-31 | 1978-09-19 | Rca Corporation | Device having thermionic cathode heated by field-emitted electrons |
| US4641103A (en) * | 1984-07-19 | 1987-02-03 | John M. J. Madey | Microwave electron gun |
| US4715038A (en) * | 1985-05-20 | 1987-12-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Optically pulsed electron accelerator |
| JPH01102898A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Mitsubishi Electric Corp | 直線加速装置 |
| US4978893A (en) * | 1988-09-27 | 1990-12-18 | The United States Of American As Epresented By The United States The Department Of Energy | Laser-triggered vacuum switch |
-
1990
- 1990-08-04 JP JP2207302A patent/JPH0810637B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-02-14 US US07/655,882 patent/US5097178A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5097178A (en) | 1992-03-17 |
| JPH0492399A (ja) | 1992-03-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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