JPS6216491B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6216491B2 JPS6216491B2 JP53157301A JP15730178A JPS6216491B2 JP S6216491 B2 JPS6216491 B2 JP S6216491B2 JP 53157301 A JP53157301 A JP 53157301A JP 15730178 A JP15730178 A JP 15730178A JP S6216491 B2 JPS6216491 B2 JP S6216491B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- coil spring
- emitting surface
- electron emitting
- contact
- 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.)
- Expired
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- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱陰極構体の改良に関し、熱損失が
少なく、かつ陰極の高温加熱時において、陰極と
他の電極、例えばアノード電極との相対位置関係
が、ほとんど変化しない陰極の保持構造を提供す
ることを目的とする。
少なく、かつ陰極の高温加熱時において、陰極と
他の電極、例えばアノード電極との相対位置関係
が、ほとんど変化しない陰極の保持構造を提供す
ることを目的とする。
熱陰極を出来るだけ低熱損失で保持するという
要求は、例えば独立電源で駆動される家庭用ビデ
オカメラ等の撮像管においてとくに強く、とりわ
け含浸陰極などのように、動作温度が高いため熱
損失が増大する傾向の保持において、特に強い。
要求は、例えば独立電源で駆動される家庭用ビデ
オカメラ等の撮像管においてとくに強く、とりわ
け含浸陰極などのように、動作温度が高いため熱
損失が増大する傾向の保持において、特に強い。
一方、外部から加わる振動、衝撃に基づく陰極
の位置変動によつて撮像管の特性が著るしく低下
したりすることのないように、陰極の十分な保持
強度も強く要求される。
の位置変動によつて撮像管の特性が著るしく低下
したりすることのないように、陰極の十分な保持
強度も強く要求される。
このような要求に対して、従来は、例えば第１
図に示す陰極保持構造が用いられていた。
図に示す陰極保持構造が用いられていた。
第１図において、１は電子放出面、２は該電子
放出面を支持する円筒状の電子放出面支持体で、
前記電子放出面１と共に陰極を構成する。３は該
支持体２を支持するセラミツク円筒、４は前記支
持体２からの熱輻射を遮蔽する金属製の熱輻射遮
蔽体、５は電子放出面１と陽極８との間に設けら
れたG1電極で、電子放出面１の対向部に孔６を
有する。７は前記陽極８に設けられたアパーチヤ
である。９は前記電子放出面を動作温度にまで加
熱するヒータ、１０，１１は、それぞれ陰極、
G1電極への電気的接続を行なう陰極リード線、
G1リード線である。
放出面を支持する円筒状の電子放出面支持体で、
前記電子放出面１と共に陰極を構成する。３は該
支持体２を支持するセラミツク円筒、４は前記支
持体２からの熱輻射を遮蔽する金属製の熱輻射遮
蔽体、５は電子放出面１と陽極８との間に設けら
れたG1電極で、電子放出面１の対向部に孔６を
有する。７は前記陽極８に設けられたアパーチヤ
である。９は前記電子放出面を動作温度にまで加
熱するヒータ、１０，１１は、それぞれ陰極、
G1電極への電気的接続を行なう陰極リード線、
G1リード線である。
２／３インチ撮像管の場合について大体共通的
な寸法である支持体２の外径1.2mmφ、長さ3.5mm
の陰極について、動作温度1000℃を得るために
は、ヒータ電力は、約1.2Wを必要とした。この
電力は、セラミツク円筒３の寸法、物性により、
大いに変化し、上述の電力値は、該円筒３の外径
が1.6mmφ、肉厚0.17mm、長さ７mm、熱伝導率が
４×10-4〔ｃａｌ・mm／mm2℃ｓｅｃ〕（20℃）のもの
を使用して達 成された値である。
な寸法である支持体２の外径1.2mmφ、長さ3.5mm
の陰極について、動作温度1000℃を得るために
は、ヒータ電力は、約1.2Wを必要とした。この
電力は、セラミツク円筒３の寸法、物性により、
大いに変化し、上述の電力値は、該円筒３の外径
が1.6mmφ、肉厚0.17mm、長さ７mm、熱伝導率が
４×10-4〔ｃａｌ・mm／mm2℃ｓｅｃ〕（20℃）のもの
を使用して達 成された値である。
この従来例の保持構造で更にヒータ電力を低減
するためには、セラミツク円筒３を更に薄肉化も
しくは長くして該円筒３の熱伝導抵抗を増大する
ことが考えられるが、加工上や、寸法上の制限か
らいずれも実用的ではない。また、上記熱伝導率
より更に小さな伝導率を有する例えば、コージラ
イト等のセラミツクは、上記の薄肉円筒状に加工
することは極めて困難であり、このような事情か
ら、上記のヒータ電力値を、更に低減する事は、
上記保持構造では困難である。
するためには、セラミツク円筒３を更に薄肉化も
しくは長くして該円筒３の熱伝導抵抗を増大する
ことが考えられるが、加工上や、寸法上の制限か
らいずれも実用的ではない。また、上記熱伝導率
より更に小さな伝導率を有する例えば、コージラ
イト等のセラミツクは、上記の薄肉円筒状に加工
することは極めて困難であり、このような事情か
ら、上記のヒータ電力値を、更に低減する事は、
上記保持構造では困難である。
更に、ヒータ９が点灯され支持体２が、陰極動
作温度にまで加熱される段階においては、最初に
加熱される支持体２が、セラミツク円筒３との接
合点ａを支点として行なう熱膨張と、支持体２が
加熱された後徐々に温度の上昇するセラミツク円
筒３が、時間的遅れを伴なつてｂを支点として行
なう熱膨張とが重なりあつて、電子放出面１と
G1電極との距離Ｄは、時間と共に複雑に変動し
て、ヒータが点灯してから大体15〜20分後に定常
値に落ちつく。この距離変動が生じている。上記
の15〜20分の間は電子放出面１からの電子放出
量、従つてアパーチヤ７を透過する信号電流も、
当然、変動しており、変調度、シエーデイング等
の撮像管の諸特性は十分に安定していない。一
方、家庭における撮像カメラの使用状況では、15
〜20分で撮像が完了してしまう場合が多く、結
局、上記従来例のカメラでは、特性の安定しきつ
ていない状態で使用されることになつている。
作温度にまで加熱される段階においては、最初に
加熱される支持体２が、セラミツク円筒３との接
合点ａを支点として行なう熱膨張と、支持体２が
加熱された後徐々に温度の上昇するセラミツク円
筒３が、時間的遅れを伴なつてｂを支点として行
なう熱膨張とが重なりあつて、電子放出面１と
G1電極との距離Ｄは、時間と共に複雑に変動し
て、ヒータが点灯してから大体15〜20分後に定常
値に落ちつく。この距離変動が生じている。上記
の15〜20分の間は電子放出面１からの電子放出
量、従つてアパーチヤ７を透過する信号電流も、
当然、変動しており、変調度、シエーデイング等
の撮像管の諸特性は十分に安定していない。一
方、家庭における撮像カメラの使用状況では、15
〜20分で撮像が完了してしまう場合が多く、結
局、上記従来例のカメラでは、特性の安定しきつ
ていない状態で使用されることになつている。
本発明は、上記の２点を除去し、また熱損失の
少ない陰極保持構造を提供するもので、以下一実
施例の図面と共に説明を行なう。
少ない陰極保持構造を提供するもので、以下一実
施例の図面と共に説明を行なう。
第２図に本発明に先立つて考えた熱陰極構体を
示し、まず、これを説明する。金属製の導電性平
板５は、電子放出面１の支持体２と実質的に一体
の突起１２が、セラミツク製リング１８を介して
当接する当接部１７を有した、陰極の当接体で、
電子放出面１の対向部に穴６を有する。該当接体
５には略円柱状のコイルバネ１５の一端がセラミ
ツク製リング１４を介して当接するコイルバネ支
持体１９を有した金属製円筒状部材１６が実質的
に一体に設けられている。また、前記コイルバネ
１５の他の一端は、支持体２に、１３で示す位置
において当接している。
示し、まず、これを説明する。金属製の導電性平
板５は、電子放出面１の支持体２と実質的に一体
の突起１２が、セラミツク製リング１８を介して
当接する当接部１７を有した、陰極の当接体で、
電子放出面１の対向部に穴６を有する。該当接体
５には略円柱状のコイルバネ１５の一端がセラミ
ツク製リング１４を介して当接するコイルバネ支
持体１９を有した金属製円筒状部材１６が実質的
に一体に設けられている。また、前記コイルバネ
１５の他の一端は、支持体２に、１３で示す位置
において当接している。
コイルバネ１５は、図の状態で、圧縮の状態に
あり、支持体２を、セラミツク製リング１８を介
して前記当接体５に押圧状態で当接する。この状
態において、電子放出面１と平板５とは、ほぼリ
ング１８の厚さで定まる距離を保つ。
あり、支持体２を、セラミツク製リング１８を介
して前記当接体５に押圧状態で当接する。この状
態において、電子放出面１と平板５とは、ほぼリ
ング１８の厚さで定まる距離を保つ。
このように構成された陰極構体が、電気絶縁材
２０を介して、アノード電極８に固定され、平板
状の当接体５は、G1電極として機能する。また
金属製の円筒状部材１６は、陰極の熱輻射を遮蔽
する熱輻射遮蔽体として機能する。
２０を介して、アノード電極８に固定され、平板
状の当接体５は、G1電極として機能する。また
金属製の円筒状部材１６は、陰極の熱輻射を遮蔽
する熱輻射遮蔽体として機能する。
なお、当接体５で構成されるG1電極が、常に
陰極と同電位で使用される場合は、セラミツク製
リング１８，１４は不要である。この時、突起１
２の先端と電子放出面１との距離を必要に応じて
正確に再設定することは、適当な治具を用いれば
容易になしうる。上述の如く構成された熱陰極構
体において、まず熱損失に関する効果について述
べる。
陰極と同電位で使用される場合は、セラミツク製
リング１８，１４は不要である。この時、突起１
２の先端と電子放出面１との距離を必要に応じて
正確に再設定することは、適当な治具を用いれば
容易になしうる。上述の如く構成された熱陰極構
体において、まず熱損失に関する効果について述
べる。
支持体２と、セラミツクリング１８との熱的接
続は、突起１２による点接触接続であるため、極
めて大きな熱伝導抵抗を有している。また、支持
体２と円筒状部材１６との熱的接続は、コイルバ
ネ１５を介した接続であるが、コイルバネ１５の
線材の全長を長くとり、この部分の熱伝導抵抗を
大きくすることは、コイルバネ１５の設計におい
て、容易になしうる。
続は、突起１２による点接触接続であるため、極
めて大きな熱伝導抵抗を有している。また、支持
体２と円筒状部材１６との熱的接続は、コイルバ
ネ１５を介した接続であるが、コイルバネ１５の
線材の全長を長くとり、この部分の熱伝導抵抗を
大きくすることは、コイルバネ１５の設計におい
て、容易になしうる。
具体的な数値を以下に示す。コイルバネ１５の
材質は、高温において使用可能なハステロイで、
線径は0.15mmφ、コイル外径は2.5mmφ、総巻数
は７で、自由長は約５mm、巻線ピンチは、約0.7
mmである。この時のバネ定数は、約4.2gr／mm
で、総重量21mgの陰極とセラミツク製リング１８
とを、最大100Gの衝撃時においても強固に保持
しうるように、約3.5mmにまで圧縮した状態で使
用している。
材質は、高温において使用可能なハステロイで、
線径は0.15mmφ、コイル外径は2.5mmφ、総巻数
は７で、自由長は約５mm、巻線ピンチは、約0.7
mmである。この時のバネ定数は、約4.2gr／mm
で、総重量21mgの陰極とセラミツク製リング１８
とを、最大100Gの衝撃時においても強固に保持
しうるように、約3.5mmにまで圧縮した状態で使
用している。
次にこのコイルバネ１５の熱伝導抵抗を計算す
ると、バネ線材の断面積ＳはＳ≒1.8×10-2mm2、
線材全長Ｌは、Ｌ≒55mm、ハステロイの熱伝導率
λは、約500℃付近において、λ≒4.2×10-3
〔ｃａｌ・mm／mm2ｓｅｃ℃〕であり、従つて、熱伝導
抵抗Ｒは Ｒ＝１／λｌ／Ｓ≒6.6×105〔ｓｅｃ℃／ｃａｌ〕 となる。一方、前記従来構造におけるセラミツク
円筒の熱伝導抵抗は、同様にして Ｒ＝2.3×104〔ｓｅｃ℃／ｃａｌ〕 であつて、結局、コイル１５の熱伝導抵抗は、従
来例のセラミツク円筒の、約29倍にも達し、コイ
ル１５を熱伝導で逃げる熱量は、ほとんど無視で
きる。
ると、バネ線材の断面積ＳはＳ≒1.8×10-2mm2、
線材全長Ｌは、Ｌ≒55mm、ハステロイの熱伝導率
λは、約500℃付近において、λ≒4.2×10-3
〔ｃａｌ・mm／mm2ｓｅｃ℃〕であり、従つて、熱伝導
抵抗Ｒは Ｒ＝１／λｌ／Ｓ≒6.6×105〔ｓｅｃ℃／ｃａｌ〕 となる。一方、前記従来構造におけるセラミツク
円筒の熱伝導抵抗は、同様にして Ｒ＝2.3×104〔ｓｅｃ℃／ｃａｌ〕 であつて、結局、コイル１５の熱伝導抵抗は、従
来例のセラミツク円筒の、約29倍にも達し、コイ
ル１５を熱伝導で逃げる熱量は、ほとんど無視で
きる。
第３図のイ，ロに、従来保持構造と第２図に示
す保持構造における、ヒータ電力と電子放出面１
の温度との関係の比較を示す。第２図に示す熱陰
極構体においては、陰極動作温度1000℃付近にお
いて、約0.16W電力が低減されている。
す保持構造における、ヒータ電力と電子放出面１
の温度との関係の比較を示す。第２図に示す熱陰
極構体においては、陰極動作温度1000℃付近にお
いて、約0.16W電力が低減されている。
また、支持体２の熱膨張による、電子放出面１
と支持体２との距離変動は、従来例に比較して大
幅に少ない事は、構造上、明らかであり、実用
上、完全に無視できる。またG1電極５と電子放
出面１との距離は、リング１８の板厚を変えるこ
とで、簡単でかつ精密に調節可能である。
と支持体２との距離変動は、従来例に比較して大
幅に少ない事は、構造上、明らかであり、実用
上、完全に無視できる。またG1電極５と電子放
出面１との距離は、リング１８の板厚を変えるこ
とで、簡単でかつ精密に調節可能である。
次に、本発明の実施例を第４図に示す。第２図
と第４図の符号は対応しており、同一符号は同一
物を表わす。
と第４図の符号は対応しており、同一符号は同一
物を表わす。
第４図においては、コイルバネ１５は、各巻線
が、隣接巻線と、ほぼ密着状態となるようになさ
れている。これによつて、 (1) コイルバネ１５の線長が、第２図に比べて大
幅に増すため、コイルバネ１５の熱伝導抵抗
が、大幅に増加し、コイルバネ１５を熱伝導で
逃げる熱量は、実質上、零に等しい。
が、隣接巻線と、ほぼ密着状態となるようになさ
れている。これによつて、 (1) コイルバネ１５の線長が、第２図に比べて大
幅に増すため、コイルバネ１５の熱伝導抵抗
が、大幅に増加し、コイルバネ１５を熱伝導で
逃げる熱量は、実質上、零に等しい。
(2) 陰極を内包するように配置されたコイルバネ
１５は各巻線が、ほぼ密着状態になされている
ため、陰極の熱輻射遮蔽体としても機能させる
ことができる。そして、この熱輻射遮蔽体は、
上記(1)で述べた理由によつて、陰極からの熱輻
射の一部を吸収して得た熱量を、熱伝導で失な
うことが実質的に無い理想的な熱輻射遮蔽体と
して機能するので、第２図の熱陰極構体よりも
更に陰極の熱輻射損を低減できるという効果が
得られる。
１５は各巻線が、ほぼ密着状態になされている
ため、陰極の熱輻射遮蔽体としても機能させる
ことができる。そして、この熱輻射遮蔽体は、
上記(1)で述べた理由によつて、陰極からの熱輻
射の一部を吸収して得た熱量を、熱伝導で失な
うことが実質的に無い理想的な熱輻射遮蔽体と
して機能するので、第２図の熱陰極構体よりも
更に陰極の熱輻射損を低減できるという効果が
得られる。
第４図の実施例について、ヒータ電力と電子
放出面１の温度との関係を第３図のハに示す。
第２図の熱陰極構体と比較して、更に電力が低
減されており、陰極動作温度1000℃において、
従来例に比較して、約0.25Wも電力が低減され
ている。
放出面１の温度との関係を第３図のハに示す。
第２図の熱陰極構体と比較して、更に電力が低
減されており、陰極動作温度1000℃において、
従来例に比較して、約0.25Wも電力が低減され
ている。
以上述べた通り、本発明は、陰極保持構造とし
て、従来の欠点を解決し、優れた効果を発揮する
ものである。
て、従来の欠点を解決し、優れた効果を発揮する
ものである。
第５図に本発明の他の実施例を示す。第５図
は、陰極とG1電極とが同電位で動作する場合に
ついて示したもので、第５図では、コイルバネ１
５は、支持体２と、当接体５に実質的に一体のバ
ネ支持部１９にスポツト溶接で固定されており、
該コイルバネ１５の引張り力で、陰極は当接体５
に押圧されている。
は、陰極とG1電極とが同電位で動作する場合に
ついて示したもので、第５図では、コイルバネ１
５は、支持体２と、当接体５に実質的に一体のバ
ネ支持部１９にスポツト溶接で固定されており、
該コイルバネ１５の引張り力で、陰極は当接体５
に押圧されている。
そしてコイルバネ１５を密に巻いて熱輻射遮蔽
体をも兼ねるようにしたので、陰極の輻射遮蔽体
を別途に必要としない。コイルバネ１５は、スポ
ツト溶接で支持体２と当接体５に固定されてい
る。
体をも兼ねるようにしたので、陰極の輻射遮蔽体
を別途に必要としない。コイルバネ１５は、スポ
ツト溶接で支持体２と当接体５に固定されてい
る。
第１図は従来の熱陰極構体を示す断面図、第２
図は本発明に先立ち考えられた熱陰極構体の断面
図、第３図は本発明を説明するための熱損失の特
性図、第４図、第５図はそれぞれ本発明の一実施
例における熱陰極構体の断面図である。 １…電子放出面、２…支持体、５…当接体、１
５…コイルバネ。
図は本発明に先立ち考えられた熱陰極構体の断面
図、第３図は本発明を説明するための熱損失の特
性図、第４図、第５図はそれぞれ本発明の一実施
例における熱陰極構体の断面図である。 １…電子放出面、２…支持体、５…当接体、１
５…コイルバネ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱電子の電子放出面と、該電子放出面を支持
する前記電子放出面と実質的に一体の電子放出面
支持体を持つ陰極において、ほぼ円柱もしくはほ
ぼ円錐状のコイルバネと、前記陰極の一部が直接
もしくは他の部材を介して間接に押圧状態で当接
される陰極の当接体を持ち、前記コイルバネの一
端は、前記陰極に当接もしくは固定され、他の一
端は前記陰極の当接体と実質的に一体のコイルバ
ネ支持部に当接もしくは固定されており、前記コ
イルバネのバネ力により、前記陰極の当接体に直
接もしくは他の部材を介して間接に押圧されて支
接されるようになされており、かつ、前記コイル
バネの各巻線は、隣接巻線とほぼ密着状態である
熱陰極構体。 ２ 陰極の当接体を導電状の平板とし、該平板の
前記電子放出面の対向部には穴を設けてあり、同
平板をG1電極として動作させるようにした熱陰
極構体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15730178A JPS5583123A (en) | 1978-12-19 | 1978-12-19 | Hot cathode structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15730178A JPS5583123A (en) | 1978-12-19 | 1978-12-19 | Hot cathode structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5583123A JPS5583123A (en) | 1980-06-23 |
| JPS6216491B2 true JPS6216491B2 (ja) | 1987-04-13 |
Family
ID=15646661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15730178A Granted JPS5583123A (en) | 1978-12-19 | 1978-12-19 | Hot cathode structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5583123A (ja) |
-
1978
- 1978-12-19 JP JP15730178A patent/JPS5583123A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5583123A (en) | 1980-06-23 |
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