JP2001101964A - 集束電極付電界放出型冷陰極搭載電子銃 - Google Patents
集束電極付電界放出型冷陰極搭載電子銃Info
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- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
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- H01J2223/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
- H01J2223/06—Electron or ion guns
- H01J2223/065—Electron or ion guns producing a solid cylindrical beam
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- Microwave Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 平坦な接触面を備えた従来のウェネルト電極
34を集束電極42へ当接させると、この部分において
集束電極42及び第2の絶縁膜52に過剰なストレスが
加わりやすく、第2の絶縁膜52にクラック等を生じ
て、集束電極42とゲート電極配線45との間の電気的
信頼性が低くなるという問題がある。 【解決手段】 ウェネルト電極4が集束電極42と当接
する開口10の周囲に設けられたすり鉢状部12先端
に、ゲート電極配線45直上で集束電極42に接触しな
いよう設けられたゲート電極配線45の幅wよりも幅が
広く、ゲート電極配線45の厚さtよりも深い逃げ部8
を設け、その逃げ部8がゲート電極配線45直上にくる
ように電子銃1を組み立てる。
34を集束電極42へ当接させると、この部分において
集束電極42及び第2の絶縁膜52に過剰なストレスが
加わりやすく、第2の絶縁膜52にクラック等を生じ
て、集束電極42とゲート電極配線45との間の電気的
信頼性が低くなるという問題がある。 【解決手段】 ウェネルト電極4が集束電極42と当接
する開口10の周囲に設けられたすり鉢状部12先端
に、ゲート電極配線45直上で集束電極42に接触しな
いよう設けられたゲート電極配線45の幅wよりも幅が
広く、ゲート電極配線45の厚さtよりも深い逃げ部8
を設け、その逃げ部8がゲート電極配線45直上にくる
ように電子銃1を組み立てる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波管など
の電子ビーム応用装置の電子源となる電子銃に関し、特
に陰極として集束電極付電界放出型冷陰極を搭載した電
子銃に関する。
の電子ビーム応用装置の電子源となる電子銃に関し、特
に陰極として集束電極付電界放出型冷陰極を搭載した電
子銃に関する。
【0002】
【従来の技術】集束電極付電界放出型冷陰極(以下、冷
陰極とする)を搭載した従来の電子銃の構造の概要を、
図4,5,6を参照して説明する。
陰極とする)を搭載した従来の電子銃の構造の概要を、
図4,5,6を参照して説明する。
【0003】図4は、従来の電子銃の全体概略を模式的
に示す断面図、図5は、この電子銃に搭載されている冷
陰極の模式的な平面図、図6は、この電子銃の冷陰極と
ウェネルト電極との当接の状態を説明するための図で、
(a),(b)はそれぞれ図5のX1−X2−X線及び
Y1−Y2線に沿った断面を組立前のウェネルト電極と
共に模式的に示す断面図、(c)は組立後の冷陰極とウ
ェネルト電極の当接部の主要部((a)で示される部分
に相当)を示す断面図である。
に示す断面図、図5は、この電子銃に搭載されている冷
陰極の模式的な平面図、図6は、この電子銃の冷陰極と
ウェネルト電極との当接の状態を説明するための図で、
(a),(b)はそれぞれ図5のX1−X2−X線及び
Y1−Y2線に沿った断面を組立前のウェネルト電極と
共に模式的に示す断面図、(c)は組立後の冷陰極とウ
ェネルト電極の当接部の主要部((a)で示される部分
に相当)を示す断面図である。
【0004】図4,5,6を参照すると、この従来の電
子銃31は、冷陰極32の電子放出面33側にウェネル
ト電極34が設置され、電子放出面33とは反対の裏面
にはエミッタ電極35が設けられている。
子銃31は、冷陰極32の電子放出面33側にウェネル
ト電極34が設置され、電子放出面33とは反対の裏面
にはエミッタ電極35が設けられている。
【0005】ウェネルト電極34は、その外周に配置さ
れた円筒型支持体(図示省略)に固定されて保持されて
いる。エミッタ電極35は、バネ36を介してエミッタ
電極支持体(図示省略)により支持されている。冷陰極
32のエミッタ(図示省略)は、エミッタ電極35とエ
ミッタ電極支持体を介して図示されていない外部電源と
接続され、この外部電源から給電される構成となってい
る。
れた円筒型支持体(図示省略)に固定されて保持されて
いる。エミッタ電極35は、バネ36を介してエミッタ
電極支持体(図示省略)により支持されている。冷陰極
32のエミッタ(図示省略)は、エミッタ電極35とエ
ミッタ電極支持体を介して図示されていない外部電源と
接続され、この外部電源から給電される構成となってい
る。
【0006】冷陰極32は、エミッタ電極支持体及びバ
ネ36により、ウェネルト電極34に押しつけられてい
る。すなわち、冷陰極32は、ウェネルト電極34とエ
ミッタ電極35とにより挟まれて支持されている。
ネ36により、ウェネルト電極34に押しつけられてい
る。すなわち、冷陰極32は、ウェネルト電極34とエ
ミッタ電極35とにより挟まれて支持されている。
【0007】ウェネルト電極34は、冷陰極32から放
出された電子の流れ(電子流)の方向を制御し、集束す
るためのものである。ウェネルト電極34は、その中心
に設けられた開口37と、この開口37の周囲が冷陰極
32側にすり鉢状に曲がって形成されたすり鉢状部38
とを有している。ウェネルト電極34は、開口37が電
子流を通過させ、すり鉢状部38の先端が冷陰極32と
当接している。
出された電子の流れ(電子流)の方向を制御し、集束す
るためのものである。ウェネルト電極34は、その中心
に設けられた開口37と、この開口37の周囲が冷陰極
32側にすり鉢状に曲がって形成されたすり鉢状部38
とを有している。ウェネルト電極34は、開口37が電
子流を通過させ、すり鉢状部38の先端が冷陰極32と
当接している。
【0008】この冷陰極32は、基板39の中心部の表
面(電子放出面33)に複数のエミッタ40が並べら
れ、更に各エミッタ40をそれぞれ囲むゲート電極41
と集束電極42とを備えている。尚。ゲート電極41
は、第1の絶縁膜51を介して基板39の上に設けら
れ、集束電極42は、第2の絶縁膜52を介してゲート
電極41の上に設けられている。集束電極42、ゲート
電極41、第1の絶縁膜51及び第2の絶縁膜52はそ
れぞれ数μm以下の薄い膜である。また、ゲート電極4
1と冷陰極外周部のゲート電極給電パッド46とを接続
するゲート電極配線45が、集束電極42の下に第2の
絶縁膜52を介して設けられている。
面(電子放出面33)に複数のエミッタ40が並べら
れ、更に各エミッタ40をそれぞれ囲むゲート電極41
と集束電極42とを備えている。尚。ゲート電極41
は、第1の絶縁膜51を介して基板39の上に設けら
れ、集束電極42は、第2の絶縁膜52を介してゲート
電極41の上に設けられている。集束電極42、ゲート
電極41、第1の絶縁膜51及び第2の絶縁膜52はそ
れぞれ数μm以下の薄い膜である。また、ゲート電極4
1と冷陰極外周部のゲート電極給電パッド46とを接続
するゲート電極配線45が、集束電極42の下に第2の
絶縁膜52を介して設けられている。
【0009】冷陰極32に設けられたエミッタ40は、
その尖った先端から電子を放出するところである。ゲー
ト電極41は、エミッタ40の近傍に強電界を発生させ
て、エミッタ40に電子を放出させるために設けられて
いる。このゲート電極41は、ゲート電極配線45とゲ
ート電極給電パッド46を介して外部電源(図示省略)
に接続され、外部電源から給電されるようになってい
る。集束電極42は、ウェネルト電極34を介して外部
電源(図示省略)と接続されており、エミッタ40から
放出された電子流を集束させる電界を形成するものであ
る。
その尖った先端から電子を放出するところである。ゲー
ト電極41は、エミッタ40の近傍に強電界を発生させ
て、エミッタ40に電子を放出させるために設けられて
いる。このゲート電極41は、ゲート電極配線45とゲ
ート電極給電パッド46を介して外部電源(図示省略)
に接続され、外部電源から給電されるようになってい
る。集束電極42は、ウェネルト電極34を介して外部
電源(図示省略)と接続されており、エミッタ40から
放出された電子流を集束させる電界を形成するものであ
る。
【0010】ゲート電極給電パッド46と外部電源との
接続は、ウェネルト電極34の上面と冷陰極32の上面
との間の空間で、ボンディングワイヤ43のゲート電極
給電パッド46への溶着により行われている。
接続は、ウェネルト電極34の上面と冷陰極32の上面
との間の空間で、ボンディングワイヤ43のゲート電極
給電パッド46への溶着により行われている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】冷陰極32は、エミッ
タ40の先端に高電界(2〜5×107 V/cm)を集
中させることにより電子を取り出すという原理で動作す
る。冷陰極32の動作電圧を下げるために、エミッタ4
0とゲート電極41の距離をできるだけ近づけることが
望ましく、半導体産業で広く用いられている薄膜プロセ
スを利用することで、μmオーダーの距離まで近づけて
設計・製造することが可能となっている。
タ40の先端に高電界(2〜5×107 V/cm)を集
中させることにより電子を取り出すという原理で動作す
る。冷陰極32の動作電圧を下げるために、エミッタ4
0とゲート電極41の距離をできるだけ近づけることが
望ましく、半導体産業で広く用いられている薄膜プロセ
スを利用することで、μmオーダーの距離まで近づけて
設計・製造することが可能となっている。
【0012】また、集束電極42の位置は、設計条件に
もよるが、上記の薄膜プロセスとの整合を考えて、ゲー
ト電極41の上に数μm前後の厚さの第2の絶縁層52
を介して配置されるのが通常である。
もよるが、上記の薄膜プロセスとの整合を考えて、ゲー
ト電極41の上に数μm前後の厚さの第2の絶縁層52
を介して配置されるのが通常である。
【0013】この冷陰極32のゲート電極41,集束電
極42それぞれに所定の電圧を印加するためには、それ
ぞれの電極に対応した外部電源に接続する端子を取り出
す必要がある。集束電極42は表面に露出しているの
で、表面からウェネルト電極34を押しつけて接触さ
せ、下層にあるゲート電極41は、ウェネルト電極34
の開口37の内部の電界の軸対称性を保持するために、
ウェネルト電極34の開口37よりも外側へ引き出した
位置で外部電源と接続している。
極42それぞれに所定の電圧を印加するためには、それ
ぞれの電極に対応した外部電源に接続する端子を取り出
す必要がある。集束電極42は表面に露出しているの
で、表面からウェネルト電極34を押しつけて接触さ
せ、下層にあるゲート電極41は、ウェネルト電極34
の開口37の内部の電界の軸対称性を保持するために、
ウェネルト電極34の開口37よりも外側へ引き出した
位置で外部電源と接続している。
【0014】具体的には、冷陰極32のゲート電極41
と外部電源に接続する端子となるゲート電極パッド46
とを接続するゲート電極配線45は、中央のエミッタエ
リア部47から集束電極42の下を通り、冷陰極32の
外周部に設けられたゲート電極パッド46まで延びてい
る。ここで、ゲート電極配線45と集束電極42の間
は、数μm以下の第2の絶縁膜52で分離され、絶縁が
保たれている。
と外部電源に接続する端子となるゲート電極パッド46
とを接続するゲート電極配線45は、中央のエミッタエ
リア部47から集束電極42の下を通り、冷陰極32の
外周部に設けられたゲート電極パッド46まで延びてい
る。ここで、ゲート電極配線45と集束電極42の間
は、数μm以下の第2の絶縁膜52で分離され、絶縁が
保たれている。
【0015】しかし、従来の電子銃31においては、図
5,6に示す通り、ウェネルト電極34が集束電極42
と当接する接触部分が、ゲート電極配線45直上を通過
している。このゲート電極配線45直上部の集束電極4
2は当然ながら他のゲート電極配線45のない部分より
もゲート電極配線膜厚(tμm)分だけ突出してしまう
ため、平坦な接触面を備えた従来のウェネルト電極34
を集束電極42へ当接させると、この部分において集束
電極42及び第2の絶縁膜52に過剰なストレスが加わ
りやすくなる。
5,6に示す通り、ウェネルト電極34が集束電極42
と当接する接触部分が、ゲート電極配線45直上を通過
している。このゲート電極配線45直上部の集束電極4
2は当然ながら他のゲート電極配線45のない部分より
もゲート電極配線膜厚(tμm)分だけ突出してしまう
ため、平坦な接触面を備えた従来のウェネルト電極34
を集束電極42へ当接させると、この部分において集束
電極42及び第2の絶縁膜52に過剰なストレスが加わ
りやすくなる。
【0016】第2の絶縁膜52の膜厚は、エミッタ40
近傍では収束特性を満足するために所定の厚さにする必
要があり、それ以外の部分を厚くするにしても、薄膜プ
ロセスを利用しているために、数μmをはるかに超える
膜厚とすることは実際上無理である。このため、図6
(c)のP部に示すように、ゲート電極配線45直上部
において集束電極42とゲート電極配線45間の数μm
以下の第2の絶縁膜52は過剰なストレスによってクラ
ック等を生じ破壊され易い構造となっており、集束電極
42とゲート電極配線45との間の電気的信頼性が低く
なるという問題がある。
近傍では収束特性を満足するために所定の厚さにする必
要があり、それ以外の部分を厚くするにしても、薄膜プ
ロセスを利用しているために、数μmをはるかに超える
膜厚とすることは実際上無理である。このため、図6
(c)のP部に示すように、ゲート電極配線45直上部
において集束電極42とゲート電極配線45間の数μm
以下の第2の絶縁膜52は過剰なストレスによってクラ
ック等を生じ破壊され易い構造となっており、集束電極
42とゲート電極配線45との間の電気的信頼性が低く
なるという問題がある。
【0017】本発明は、集束電極と当接するウェネルト
電極の接触部の形状を改良し、ウェネルト電極開口内の
電界の軸対称性を保持しながら、集束電極とゲート電極
配線,ゲート電極との間の電気的信頼性を向上させた電
子銃を提供しようとするものである。
電極の接触部の形状を改良し、ウェネルト電極開口内の
電界の軸対称性を保持しながら、集束電極とゲート電極
配線,ゲート電極との間の電気的信頼性を向上させた電
子銃を提供しようとするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の集束電極付電界
放出型冷陰極搭載電子銃は、電子を放出するエミッタと
このエミッタの先端を取り囲む開口を有するゲート電極
と前記ゲート電極に対向すると共に中心軸が一致する集
束電極とを基板上に有し、且つ前記基板と前記ゲート電
極の間及び前記ゲート電極と前記集束電極との間にそれ
ぞれ第1の絶縁膜と第2の絶縁膜を有する集束電極付電
界放出型冷陰極と、前記集束電極と第2の外部電源とを
接続するウェネルト電極とを備え、前記ウェネルト電極
が前記集束電極と当接する面に前記集束電極に接触しな
い逃げ部を有している。
放出型冷陰極搭載電子銃は、電子を放出するエミッタと
このエミッタの先端を取り囲む開口を有するゲート電極
と前記ゲート電極に対向すると共に中心軸が一致する集
束電極とを基板上に有し、且つ前記基板と前記ゲート電
極の間及び前記ゲート電極と前記集束電極との間にそれ
ぞれ第1の絶縁膜と第2の絶縁膜を有する集束電極付電
界放出型冷陰極と、前記集束電極と第2の外部電源とを
接続するウェネルト電極とを備え、前記ウェネルト電極
が前記集束電極と当接する面に前記集束電極に接触しな
い逃げ部を有している。
【0019】また、本発明の他の集束電極付電界放出型
冷陰極搭載電子銃は、電子を放出するエミッタとこのエ
ミッタの先端を取り囲む開口を有するゲート電極と前記
ゲート電極に対向すると共に中心軸が一致する集束電極
とを基板上に有し、且つ前記基板と前記ゲート電極の間
及び前記ゲート電極と前記集束電極との間にそれぞれ第
1の絶縁膜と第2の絶縁膜を有する集束電極付電界放出
型冷陰極と、前記ゲート電極をゲート電極配線及びゲー
ト電極給電パッドを介して第1の外部電源と接続するゲ
ート電極引き出し手段と、前記集束電極と第2の外部電
源とを接続するウェネルト電極とを備え、このウェネル
ト電極が前記集束電極に当接する面に前記ゲート電極配
線の幅よりも広く且つ前記ゲート電極配線の厚さよりも
深い逃げ部が設けられ、この逃げ部が前記ゲート電極配
線直上にくるよう固定され、前記ウェネルト電極が前記
ゲート電極配線直上において前記集束電極に接触しない
構造となっている。
冷陰極搭載電子銃は、電子を放出するエミッタとこのエ
ミッタの先端を取り囲む開口を有するゲート電極と前記
ゲート電極に対向すると共に中心軸が一致する集束電極
とを基板上に有し、且つ前記基板と前記ゲート電極の間
及び前記ゲート電極と前記集束電極との間にそれぞれ第
1の絶縁膜と第2の絶縁膜を有する集束電極付電界放出
型冷陰極と、前記ゲート電極をゲート電極配線及びゲー
ト電極給電パッドを介して第1の外部電源と接続するゲ
ート電極引き出し手段と、前記集束電極と第2の外部電
源とを接続するウェネルト電極とを備え、このウェネル
ト電極が前記集束電極に当接する面に前記ゲート電極配
線の幅よりも広く且つ前記ゲート電極配線の厚さよりも
深い逃げ部が設けられ、この逃げ部が前記ゲート電極配
線直上にくるよう固定され、前記ウェネルト電極が前記
ゲート電極配線直上において前記集束電極に接触しない
構造となっている。
【0020】このとき、逃げ部の深さをdμmとし、ゲ
ート電極配線の厚さをtμmとしたとき、製造時のゲー
ト電極配線の膜厚及びその上の第2の絶縁膜の膜厚のば
らつきとウェネルト電極の開口内の電界の歪みへの影響
とのトレードオフから(t+2)≦d<50とするのが
好ましい。
ート電極配線の厚さをtμmとしたとき、製造時のゲー
ト電極配線の膜厚及びその上の第2の絶縁膜の膜厚のば
らつきとウェネルト電極の開口内の電界の歪みへの影響
とのトレードオフから(t+2)≦d<50とするのが
好ましい。
【0021】また、逃げ部の幅をhμm,ゲート電極配
線の幅をwμmとしたとき、製造時のゲート電極配線の
形成位置とウェネルト電極の逃げ部の形成位置との相対
的なバラツキとウェネルト電極の開口内の電界の歪みへ
の影響とのトレードオフから(w+10)<h<(w+
200)とするのが好ましい。
線の幅をwμmとしたとき、製造時のゲート電極配線の
形成位置とウェネルト電極の逃げ部の形成位置との相対
的なバラツキとウェネルト電極の開口内の電界の歪みへ
の影響とのトレードオフから(w+10)<h<(w+
200)とするのが好ましい。
【0022】また、ウェネルト電極が集束電極と接触す
る接触面の内径を、前記ウェネルト電極のエミッタ領域
を取り囲む開口の開口径よりも大きくすることが好まし
い。
る接触面の内径を、前記ウェネルト電極のエミッタ領域
を取り囲む開口の開口径よりも大きくすることが好まし
い。
【0023】また、ウェネルト電極の外周部に少なくと
も1個の欠落部を設け、この欠落部のところでゲート電
極給電パッドにゲート電極引き出し手段を接続すること
ができる。
も1個の欠落部を設け、この欠落部のところでゲート電
極給電パッドにゲート電極引き出し手段を接続すること
ができる。
【0024】このとき、ゲート電極引き出し手段は、ゲ
ート電極給電板或いはボンディングワイヤとすることが
できる。
ート電極給電板或いはボンディングワイヤとすることが
できる。
【0025】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を、図を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【0026】図1は、本発明の第1の実施形態の集束電
極付電界放出型冷陰極搭載電子銃1の概略構造を示す部
分断面斜視図である。尚、図1には、ウェネルト電極と
対向し高電圧を印加されて電子を引き出す役割を果たす
陽極は図示していない。尚、本実施形態の電子銃1にお
いても、その冷陰極は従来の電子銃において用いられて
いるもの(図4,5,6の冷陰極32)と同じ構成であ
るので、以下の説明において冷陰極部分については、図
4,5,6も参照しながら同じ参照符号を用いて説明す
る。
極付電界放出型冷陰極搭載電子銃1の概略構造を示す部
分断面斜視図である。尚、図1には、ウェネルト電極と
対向し高電圧を印加されて電子を引き出す役割を果たす
陽極は図示していない。尚、本実施形態の電子銃1にお
いても、その冷陰極は従来の電子銃において用いられて
いるもの(図4,5,6の冷陰極32)と同じ構成であ
るので、以下の説明において冷陰極部分については、図
4,5,6も参照しながら同じ参照符号を用いて説明す
る。
【0027】図2は、本実施形態の電子銃1に用いられ
ているウェネルト電極4を説明するための図で、(a)
は冷陰極32側から見た平面図、(b)は(a)のa1
−a2−a3線に沿った模式的な断面図、(c)はこの
ウェネルト電極4を冷陰極32に当接させたときのゲー
ト電極配線45部近傍の冷陰極32とウェネルト電極4
の当接状態を(a)のb1−b2線に沿って模式的に示
す断面図である。
ているウェネルト電極4を説明するための図で、(a)
は冷陰極32側から見た平面図、(b)は(a)のa1
−a2−a3線に沿った模式的な断面図、(c)はこの
ウェネルト電極4を冷陰極32に当接させたときのゲー
ト電極配線45部近傍の冷陰極32とウェネルト電極4
の当接状態を(a)のb1−b2線に沿って模式的に示
す断面図である。
【0028】図1,2,4,5,6を参照すると、この
電子銃1は、エミッタ40とゲート電極41と集束電極
42とが電子放出面33に設けられている冷陰極32
と、冷陰極32のゲート電極41と外部電源(図示省
略)側とを接続するゲート電極引き出し手段としてゲー
ト電極給電板3と、集束電極42と外部電源(図示省
略)側とを接続するウェネルト電極4と、冷陰極32の
電子放出面33とは反対側の背面に接触して設けられた
エミッタ電極5と、スプリング6を介してエミッタ電極
5を支持するエミッタ電極支持体7とを備えている。
電子銃1は、エミッタ40とゲート電極41と集束電極
42とが電子放出面33に設けられている冷陰極32
と、冷陰極32のゲート電極41と外部電源(図示省
略)側とを接続するゲート電極引き出し手段としてゲー
ト電極給電板3と、集束電極42と外部電源(図示省
略)側とを接続するウェネルト電極4と、冷陰極32の
電子放出面33とは反対側の背面に接触して設けられた
エミッタ電極5と、スプリング6を介してエミッタ電極
5を支持するエミッタ電極支持体7とを備えている。
【0029】尚、電子銃1は、真空外囲器(図示省略)
に収容され、高真空環境に保持されている。また、冷陰
極32に対向した位置には、陽極(図示省略)が配置さ
れている。
に収容され、高真空環境に保持されている。また、冷陰
極32に対向した位置には、陽極(図示省略)が配置さ
れている。
【0030】ゲート電極給電板3は、冷陰極側へ湾曲し
た突起を有し、その先端部分がゲート電極給電パッド4
6に接触している。ゲート電極給電板3は、金属などか
らなる第1の円筒型支持体20の端面に溶接などにより
固定されて支持されており、この第1の円筒型支持体2
0を介して外部電源側に接続されている。
た突起を有し、その先端部分がゲート電極給電パッド4
6に接触している。ゲート電極給電板3は、金属などか
らなる第1の円筒型支持体20の端面に溶接などにより
固定されて支持されており、この第1の円筒型支持体2
0を介して外部電源側に接続されている。
【0031】ウェネルト電極4は、金属などからなる第
2の円筒型支持体22の端面に溶接などにより固定され
て支持されており、この第2の円筒型支持体22を介し
て外部電源側に接続されている。第2の円筒型支持体2
2は、上記の第1の円筒型支持体20の外周側に配置さ
れている。
2の円筒型支持体22の端面に溶接などにより固定され
て支持されており、この第2の円筒型支持体22を介し
て外部電源側に接続されている。第2の円筒型支持体2
2は、上記の第1の円筒型支持体20の外周側に配置さ
れている。
【0032】尚、冷陰極32はウェネルト電極4・エミ
ッタ電極5間で挟み込まれて実装される。組立順序は、
ウェネルト電極4を第2の円筒型支持体22に固定する
ことにより冷陰極32を固定した後、ゲート電極給電板
3の固定を行う。
ッタ電極5間で挟み込まれて実装される。組立順序は、
ウェネルト電極4を第2の円筒型支持体22に固定する
ことにより冷陰極32を固定した後、ゲート電極給電板
3の固定を行う。
【0033】次に、ウェネルト電極4の構造について説
明する。
明する。
【0034】ウェネルト電極4は、中央に設けられた開
口10と、この開口10の周囲に設けられたすり鉢状部
12と、集束電極42と当接するすり鉢状部12端部の
ゲート電極配線45直上部に集束電極42と接触しない
よう設けられた逃げ部8とを有し、その逃げ部8がゲー
ト電極配線45直上にくるよう組み立てられている。
尚、この逃げ部の幅hと深さdは、少なくともゲート電
極配線45の幅wと膜厚tよりも広く且つ深く形成され
る。
口10と、この開口10の周囲に設けられたすり鉢状部
12と、集束電極42と当接するすり鉢状部12端部の
ゲート電極配線45直上部に集束電極42と接触しない
よう設けられた逃げ部8とを有し、その逃げ部8がゲー
ト電極配線45直上にくるよう組み立てられている。
尚、この逃げ部の幅hと深さdは、少なくともゲート電
極配線45の幅wと膜厚tよりも広く且つ深く形成され
る。
【0035】このように、ゲート電極配線45の直上部
になるウェネルト電極4の集束電極42と当接するすり
鉢状部12端部により好ましくは、幅h(>(w+1
0)),深さd(>(t+2))の逃げ部8を設け、こ
の逃げ部8がゲート電極配線45直上にくるように組立
・固定し、ゲート電極配線45直上でウェネルト電極4
が集束電極42に接触しないようにした点が、本実施形
態の電子銃1の最大の特徴である。
になるウェネルト電極4の集束電極42と当接するすり
鉢状部12端部により好ましくは、幅h(>(w+1
0)),深さd(>(t+2))の逃げ部8を設け、こ
の逃げ部8がゲート電極配線45直上にくるように組立
・固定し、ゲート電極配線45直上でウェネルト電極4
が集束電極42に接触しないようにした点が、本実施形
態の電子銃1の最大の特徴である。
【0036】尚、このウェネルト電極4の外周は各ゲー
ト電極給電板3の近傍に欠落部15が形成されており、
ウェネルト電極4とゲート電極給電板4との電気的短絡
を防止している。
ト電極給電板3の近傍に欠落部15が形成されており、
ウェネルト電極4とゲート電極給電板4との電気的短絡
を防止している。
【0037】本実施形態の電子銃1では、ウェネルト電
極4を集束電極42に押しつけても、実際にウェネルト
電極4と集束電極42が当接するのは接触部16のみ
で、ウェネルト電極4のゲート電極配線45直上部には
ゲート電極配線の膜厚t,幅wに対して十分な深さdと
幅hを持つ逃げ部8が形成されているため、ゲート電極
配線45直上でウェネルト電極4と集束電極42が接触
することはなく、第2の絶縁膜52の破壊を防止し、ゲ
ート電極配線45,従ってゲート電極41と集束電極4
2の間の絶縁破壊を防ぐことができている。
極4を集束電極42に押しつけても、実際にウェネルト
電極4と集束電極42が当接するのは接触部16のみ
で、ウェネルト電極4のゲート電極配線45直上部には
ゲート電極配線の膜厚t,幅wに対して十分な深さdと
幅hを持つ逃げ部8が形成されているため、ゲート電極
配線45直上でウェネルト電極4と集束電極42が接触
することはなく、第2の絶縁膜52の破壊を防止し、ゲ
ート電極配線45,従ってゲート電極41と集束電極4
2の間の絶縁破壊を防ぐことができている。
【0038】次に、本実施形態の電子銃1の動作を説明
する。
する。
【0039】本実施形態の電子銃1は、外囲器(図示せ
ず)より構造上支持されたエミッタ電極支持体7を介し
エミッタ電極5にエミッタ電位を、第1の円筒型支持体
20,ゲート電極給電板3,ゲート電極給電パッド4
6,ゲート電極配線45を介してゲート電極41にエミ
ッタ電位に対し数十Vから百数十V正のゲート電極電位
を、第2の円筒型支持体20,ウェネルト電極4を介し
集束電極42にエミッタ電位とゲート電極電位との間の
集束電極電位をそれぞれ印加する。エミッタ電位に対す
るゲート電極電位と集束電極電位を調整することで冷陰
極32からの放出電流量と放出電子の軌道がコントロー
ルされ、電子銃としての機能を達成する。
ず)より構造上支持されたエミッタ電極支持体7を介し
エミッタ電極5にエミッタ電位を、第1の円筒型支持体
20,ゲート電極給電板3,ゲート電極給電パッド4
6,ゲート電極配線45を介してゲート電極41にエミ
ッタ電位に対し数十Vから百数十V正のゲート電極電位
を、第2の円筒型支持体20,ウェネルト電極4を介し
集束電極42にエミッタ電位とゲート電極電位との間の
集束電極電位をそれぞれ印加する。エミッタ電位に対す
るゲート電極電位と集束電極電位を調整することで冷陰
極32からの放出電流量と放出電子の軌道がコントロー
ルされ、電子銃としての機能を達成する。
【0040】尚、ウェネルト電極4が集束電極42と当
接するすり鉢状部12先端にゲート電極配線45直上の
逃げ部8を設けると、その部分で電子流近傍の電界の軸
対称性を少なからず歪めることになる。この電界の軸非
対称性が電子流に与える影響は、電子銃サイズが小さく
なるほど顕著になる。例えば、進行波管用電子銃におい
ては高周波になるほどこの逃げ部8による軸非対称性の
影響が大きくなる。
接するすり鉢状部12先端にゲート電極配線45直上の
逃げ部8を設けると、その部分で電子流近傍の電界の軸
対称性を少なからず歪めることになる。この電界の軸非
対称性が電子流に与える影響は、電子銃サイズが小さく
なるほど顕著になる。例えば、進行波管用電子銃におい
ては高周波になるほどこの逃げ部8による軸非対称性の
影響が大きくなる。
【0041】従って、逃げ部8の深さdと幅hについて
は、製造時のゲート電極配線の膜厚及びその上の第2の
絶縁膜52の膜厚のばらつきとウェネルト電極の開口1
0内の電界の歪みへの影響とのトレードオフ更にはこの
逃げ部の加工精度等を考慮すると、(t+2)≦d<5
0、或いは(w+10)<h<(w+200)の少なく
とも一方を満足するのが好ましい。
は、製造時のゲート電極配線の膜厚及びその上の第2の
絶縁膜52の膜厚のばらつきとウェネルト電極の開口1
0内の電界の歪みへの影響とのトレードオフ更にはこの
逃げ部の加工精度等を考慮すると、(t+2)≦d<5
0、或いは(w+10)<h<(w+200)の少なく
とも一方を満足するのが好ましい。
【0042】次に、本発明の第2の実施形態に関し、図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【0043】本実施形態の電子銃と第1の実施形態の電
子銃1との相違点は、ウェネルト電極の形状のみであ
る。
子銃1との相違点は、ウェネルト電極の形状のみであ
る。
【0044】図3は、本実施形態の電子銃のウェネルト
電極24を説明するための図で、(a)は冷陰極32側
から見た平面図、(b)は(a)のc1−c2−c3線
に沿った断面図,(c)は(a)のQ部の拡大図であ
る。
電極24を説明するための図で、(a)は冷陰極32側
から見た平面図、(b)は(a)のc1−c2−c3線
に沿った断面図,(c)は(a)のQ部の拡大図であ
る。
【0045】図3を参照すると、本実施形態の電子銃の
ウェネルト電極24は、集束電極42と当接する接触部
17がウェネルト電極24の開口10から径方向に離れ
た部分に設けられている。従って、本実施形態の電子銃
に用いられているウェネルト電極24の逃げ部28もウ
ェネルト電極24の開口内縁端14から距離sだけ離れ
た部分にできる。従って、このウェネルト電極24を用
いた本実施形態の電子銃では、逃げ部28による電子流
近傍の電界の軸対称性の歪みを更に抑制することができ
る。
ウェネルト電極24は、集束電極42と当接する接触部
17がウェネルト電極24の開口10から径方向に離れ
た部分に設けられている。従って、本実施形態の電子銃
に用いられているウェネルト電極24の逃げ部28もウ
ェネルト電極24の開口内縁端14から距離sだけ離れ
た部分にできる。従って、このウェネルト電極24を用
いた本実施形態の電子銃では、逃げ部28による電子流
近傍の電界の軸対称性の歪みを更に抑制することができ
る。
【0046】尚、第1の実施形態においては、ゲート電
極41と外部電源側とを接続するゲート電極引き出し手
段としてゲート電極給電板3を例として説明したが、従
来の電子銃のようにボンディングワイヤを用いることが
できることはいうまでもないことである。
極41と外部電源側とを接続するゲート電極引き出し手
段としてゲート電極給電板3を例として説明したが、従
来の電子銃のようにボンディングワイヤを用いることが
できることはいうまでもないことである。
【0047】
【発明の効果】本発明の集束電極付電界放出型冷陰極搭
載電子銃は、ウェネルト電極が集束電極と当接するすり
鉢状部先端のゲート電極配線直上部に逃げ部を設けるこ
とで、ゲート電極配線と集束電極とを絶縁している第2
の絶縁膜が破壊されることがなく、またウェネルト電極
と集束電極が当接している接触部で集束電極が傷つけら
れた場合でも、傷つけられた部分の下にはゲート電極配
線がないためゲート電極配線とウェネルト電極が電気的
に導通することはなく、集束電極とゲート電極配線,ゲ
ート電極との間の電気的信頼性を向上できるという効果
が得られる。
載電子銃は、ウェネルト電極が集束電極と当接するすり
鉢状部先端のゲート電極配線直上部に逃げ部を設けるこ
とで、ゲート電極配線と集束電極とを絶縁している第2
の絶縁膜が破壊されることがなく、またウェネルト電極
と集束電極が当接している接触部で集束電極が傷つけら
れた場合でも、傷つけられた部分の下にはゲート電極配
線がないためゲート電極配線とウェネルト電極が電気的
に導通することはなく、集束電極とゲート電極配線,ゲ
ート電極との間の電気的信頼性を向上できるという効果
が得られる。
【図1】本発明の第1の実施形態の電子銃の概略構造を
示す部分断面斜視図である。
示す部分断面斜視図である。
【図2】第1の実施形態の電子銃に用いられているウェ
ネルト電極を説明するための図で、(a)は冷陰極側か
ら見た平面図、(b)は(a)のa1−a2−a3線に
沿った模式的な断面図、(c)はこのウェネルト電極を
冷陰極に当接させたときのゲート電極配線部近傍の冷陰
極とウェネルト電極の当接状態を(a)のb1−b2線
に沿って模式的に示す断面図である。
ネルト電極を説明するための図で、(a)は冷陰極側か
ら見た平面図、(b)は(a)のa1−a2−a3線に
沿った模式的な断面図、(c)はこのウェネルト電極を
冷陰極に当接させたときのゲート電極配線部近傍の冷陰
極とウェネルト電極の当接状態を(a)のb1−b2線
に沿って模式的に示す断面図である。
【図3】第2の実施形態の電子銃のウェネルト電極を説
明するための図で、(a)は冷陰極側から見た平面図、
(b)は(a)のc1−c2−c3線に沿った断面図,
(c)は(a)のQ部の拡大図である。
明するための図で、(a)は冷陰極側から見た平面図、
(b)は(a)のc1−c2−c3線に沿った断面図,
(c)は(a)のQ部の拡大図である。
【図4】従来の電子銃の全体概略を模式的に示す断面図
である。
である。
【図5】従来の電子銃に搭載されている冷陰極の模式的
な平面図である。
な平面図である。
【図6】従来の電子銃の冷陰極とウェネルト電極との当
接の状態を説明するための図で、(a),(b)はそれ
ぞれ図5のX1−X2−X線及びY1−Y2線に沿った
断面を組立前のウェネルト電極と共に模式的に示す断面
図、(c)は組立後の冷陰極とウェネルト電極の当接部
の主要部((a)で示される部分に相当)を示す断面図
である。
接の状態を説明するための図で、(a),(b)はそれ
ぞれ図5のX1−X2−X線及びY1−Y2線に沿った
断面を組立前のウェネルト電極と共に模式的に示す断面
図、(c)は組立後の冷陰極とウェネルト電極の当接部
の主要部((a)で示される部分に相当)を示す断面図
である。
1,31 電子銃 3 ゲート電極給電板 4,24,34 ウェネルト電極 5 エミッタ電極 6 スプリング 7 エミッタ電極支持体 8 逃げ部 10,37 開口 12,38 すり鉢状部 14 開口内縁端 15 欠落部 16,17 接触部 20 第1の円筒型支持体 22 第2の円筒型支持体 32 冷陰極 33 電子放出面 39 基板 40 エミッタ 41 ゲート電極 42 集束電極 45 ゲート電極配線 46 ゲート電極給電パッド 47 エミッタエリア部 51 第1の絶縁膜 52 第2の絶縁膜
Claims (8)
- 【請求項1】 電子を放出するエミッタとこのエミッタ
の先端を取り囲む開口部を有するゲート電極と前記ゲー
ト電極に対向すると共に中心軸が一致する集束電極とを
基板上に有し、且つ前記基板と前記ゲート電極の間及び
前記ゲート電極と前記集束電極との間にそれぞれ第1の
絶縁膜と第2の絶縁膜を有する集束電極付電界放出型冷
陰極と、前記集束電極と第2の外部電源とを接続するウ
ェネルト電極とを備えた電子銃において、前記ウェネル
ト電極が前記集束電極と当接する面に前記集束電極に接
触しない逃げ部を有することを特徴とする集束電極付電
界放出型冷陰極搭載電子銃。 - 【請求項2】 電子を放出するエミッタとこのエミッタ
の先端を取り囲む開口部を有するゲート電極と前記ゲー
ト電極に対向すると共に中心軸が一致する集束電極とを
基板上に有し、且つ前記基板と前記ゲート電極の間及び
前記ゲート電極と前記集束電極との間にそれぞれ第1の
絶縁膜と第2の絶縁膜を有する集束電極付電界放出型冷
陰極と、前記ゲート電極をゲート電極配線及びゲート電
極給電パッドを介して第1の外部電源と接続するゲート
電極引き出し手段と、前記集束電極と第2の外部電源と
を接続するウェネルト電極とを備えた電子銃において、
前記ウェネルト電極が前記集束電極に当接する面に前記
ゲート電極配線の幅よりも広く且つ前記ゲート電極配線
の厚さよりも深い逃げ部が設けられ、この逃げ部が前記
ゲート電極配線直上にくるよう固定され、前記ウェネル
ト電極が前記ゲート電極配線直上において前記集束電極
に接触しない構造を有することを特徴とする集束電極付
電界放出型冷陰極搭載電子銃。 - 【請求項3】 ウェネルト電極が集束電極と接触する接
触面の内径が、前記ウェネルト電極のエミッタ領域を取
り囲む開口部の開口径よりも大きい請求項1又は2記載
の集束電極付電界放出型冷陰極搭載電子銃。 - 【請求項4】 ウェネルト電極が、外周部に少なくとも
1個の欠落部を有し、この欠落部のところでゲート電極
給電パッドにゲート電極引き出し手段が接続された請求
項2又は3記載の集束電極付電界放出型冷陰極搭載電子
銃。 - 【請求項5】 逃げ部の深さをdμm,ゲート電極配線
の厚さをtμmとしたとき、(t+2)≦d<50であ
る請求項2乃至4いずれか1項に記載の集束電極付電界
放出型冷陰極搭載電子銃。 - 【請求項6】 逃げ部の幅をhμm,ゲート電極配線の
幅をwμmとしたとき、(w+10)<h<(w+20
0)である請求項2乃至5いずれか1項に記載の集束電
極付電界放出型冷陰極搭載電子銃。 - 【請求項7】 ゲート電極引き出し手段が、ゲート電極
給電板からなっている請求項4記載の集束電極付電界放
出型冷陰極搭載電子銃。 - 【請求項8】 ゲート電極引き出し手段が、ボンディン
グワイヤからなっている請求項4記載の集束電極付電界
放出型冷陰極搭載電子銃。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27601399A JP3293605B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 集束電極付電界放出型冷陰極搭載電子銃 |
US09/669,111 US6452335B1 (en) | 1999-09-29 | 2000-09-25 | Field emission type cold-cathode electron gun with focusing electrode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27601399A JP3293605B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 集束電極付電界放出型冷陰極搭載電子銃 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001101964A true JP2001101964A (ja) | 2001-04-13 |
JP3293605B2 JP3293605B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=17563579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27601399A Expired - Fee Related JP3293605B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 集束電極付電界放出型冷陰極搭載電子銃 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6452335B1 (ja) |
JP (1) | JP3293605B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009283434A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Samsung Electronics Co Ltd | 電子ビーム集束電極及びこれを用いた電子銃、並びに四角形の断面を有する電子ビームの拡散現象を低減させる方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4134000B2 (ja) * | 2004-10-28 | 2008-08-13 | Necマイクロ波管株式会社 | 電子銃 |
US10192708B2 (en) * | 2015-11-20 | 2019-01-29 | Oregon Physics, Llc | Electron emitter source |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2765533B2 (ja) | 1995-10-31 | 1998-06-18 | 日本電気株式会社 | 直線ビームマイクロ波管 |
JP2907150B2 (ja) | 1996-09-27 | 1999-06-21 | 日本電気株式会社 | 冷陰極電子銃およびこれを用いた電子ビーム装置 |
JP2861968B2 (ja) | 1996-10-17 | 1999-02-24 | 日本電気株式会社 | 冷陰極を使用した電子銃およびマイクロ波管 |
JP3107036B2 (ja) | 1998-03-20 | 2000-11-06 | 日本電気株式会社 | 冷陰極搭載電子管用電子銃 |
-
1999
- 1999-09-29 JP JP27601399A patent/JP3293605B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-09-25 US US09/669,111 patent/US6452335B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009283434A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Samsung Electronics Co Ltd | 電子ビーム集束電極及びこれを用いた電子銃、並びに四角形の断面を有する電子ビームの拡散現象を低減させる方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3293605B2 (ja) | 2002-06-17 |
US6452335B1 (en) | 2002-09-17 |
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Date | Code | Title | Description |
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